工業相機5A參數及其對圖像采集的影響

有些相機會提到5A功能,指的是: Automatic Shutter(自動快門)、Automatic Gain(自動增益)、Automatic IRIS(自動光圈)、Automatic Gamma(自動伽馬)、Automatic White Balance(自動白平衡)。

??? 下面對以上各個功能進行介紹:

一、?Automatic Shutter(自動快門)

?????? 相機的Shutter Time(曝光時間)隨著圖像亮度而自動調整,使所拍攝到的圖像始終處于一個較平均的亮度水平上,當圖像亮度高于這個水平時,Shutter Time自動減小以削減圖像亮度,反之則自動增大以增加圖像亮度。
????? Shutter Time的長短或者說是大小,除了影響圖像亮度以外,還會影響到拍攝運動物體的模糊度,也就是我們常說的“運動模糊”。
????? 在同樣的運動速度下,Shutter Time越長拍攝到的圖像的拖尾現象越嚴重,也就是越模糊;Shutter Time越短則越清晰。
????? 在同樣的Shutter Time下,物體運動速度越快則圖像的拖尾現象越嚴重,越慢則越清晰。

??????總結:如果在使用相機的過程中需要手動設定Shutter Time時,那么則需要根據具體情況在圖像亮度與運動模糊度之間進行取舍與平衡。

二、Automatic Gain(自動增益)

?? ?? 相機的Gain(增益)隨著圖像的亮度而自動調整,使所拍攝到的圖像始終處于一個較平均的亮度水平上,當圖像亮度高于這個水平時,Gain自動減小以削減圖像亮度,反之則自動增大以增加圖像亮度。

?????
Gain的大小除了會影響到圖像亮度以外,還會影響到所拍攝到的圖像的噪聲的大小,也就是我們常說的信噪比(有用的圖像信號與無用的圖像噪聲的比值)。

????
?Gain越大,所拍攝到的圖像亮度越高,同時圖像的噪聲也就越大,信噪比越低,圖像顯得越“臟”。

??????Gain越小,所拍攝到的圖像亮度越低,同時圖像的噪聲也就越小,信噪比越高,圖像顯得越“干凈”。

????? 總結:如果在使用相機的過程中需要手動設定Gain時,那么則需要根據具體情況在圖像亮度與信噪比之間進行取舍與平衡。

三、Automatic IRIS(自動光圈)

??????IRIS也就是我們常說的“光圈”,它是鏡頭內部的一個機械裝置,用來控制光通量的大小。

?????
同樣使用上面的例子做解釋,光圈就好比一個水龍頭的閥門,當我們把它開大時,流出的水就多而急,更容易將桶裝滿,反之,當我們將它開小時,流出的水就少而緩,便不太容易將桶裝滿。

?????自動IRIS?,? 相機會控制鏡頭的IRIS(光圈)隨著圖像亮度而自動調整,使所拍攝到的圖像始終處于一個較平均的亮度水平上,當圖像亮度高于這個水平時,相機會使鏡頭的光圈自動縮小以削減圖像亮度,反之則自動擴大以增加圖像亮度?

???
?鏡頭IRIS(光圈)的大小除了會影響到圖像亮度以外,還會影響到鏡頭的景深(在某個焦距下鏡頭可以清晰成像的深度范圍),舉例來說:如果我們將鏡頭的焦距對在了路口停車線的平面上,那么在停車線的前后一段范圍內是否仍然可以清晰成像,則取決于此鏡頭的景深,景深除了受到鏡頭自身設計因素的影響外,還會受到光圈大小的影響。

?? ?
IRIS(光圈)越大,所拍攝到得圖像的亮度越高,同時鏡頭的景深相對越小,也就是在同樣焦距下,能夠清晰成像的范圍相對越小。

?? ?
IRIS(光圈)越小,所拍攝到得圖像的亮度越低,同時鏡頭的景深相對越大,也就是在同樣焦距下,能夠清晰成像的范圍相對越大。?

???
?自動光圈功能實際上是要相機與鏡頭配合實現的,相機給出控制信號,由鏡頭根據信號去修改自己光圈的大小,兩者缺一不可。

???? 總結:如果在相機與鏡頭的使用過程中需要手動調節光圈的大小(自動光圈鏡頭是很難甚至無法將光圈控制在某一中間位置的,所以一般在需要調整光圈大小時,最好使用手動光圈鏡頭),那么則需要在圖像亮度與鏡頭景深之間做取舍與平衡。

四、Automatic Gamma(自動伽馬)

????? Gamma的作用是使所拍攝到的圖像的本底亮度增強,越是暗的東西,受Gamma的影響越明顯,越是亮的東西,受Gamma影響的幅度越小。基于這種特點,Gamma對夜間亮度效果的提高有著明顯的作用,但是對于白天的圖像效果的影響卻是弊大于利的,在白天的時候原本顏色偏暗的物體,例如地面,會受到Gamma的影響變的“發灰”,從而使圖像有種“霧蒙蒙”的感覺,為了解決Gamma在白天與夜間的矛盾問題,PGR向相機中添加了自動Gamma功能。?

??????
自動Gamma是Magnolia相機的一個獨特的功能,它使Gamma與Gain聯動,當場景的亮度較強時(白天),此時Gamma關閉當場景的亮度較弱時(傍晚),此時Gamma略高當場景亮度較暗時(夜晚),此時Gamma較高

????? 總結:此項功能即保證了白天圖像的“清澈”,又同時使夜晚的圖像亮度更高。

五、Automatic White Balance(自動白平衡)

????? 白平衡是電視攝像領域一個非常重要的概念,通過它可以解決色彩還原和色調處理的一系列問題。白平衡是隨著電子影像再現色彩真實而產生的,在專業攝像領域白平衡應用的較早,現在家用電子產品(家用攝像機、數碼照相機)中也廣泛地使用,然而技術的發展使得白平衡調整變得越來越簡單容易,但許多使用者還不甚了解白平衡的工作原理,理解上存在諸多誤區。它是實現攝像機圖像能精確反映被攝物的色彩狀況,有手動白平衡和自動白平衡等方式。

許多人在使用數碼攝像機拍攝的時候都會遇到這樣的問題:在日光燈的房間里拍攝的影像會顯得發綠,在室內鎢絲燈光下拍攝出來的景物就會偏黃,而在日光陰影處拍攝到的照片則莫名其妙地偏藍,其原因就在于“白平衡”的設置上。

????? 自動白平衡調整功能是現在攝像機都有的功能。攝像機存貯有針對某些通用光源的最佳化設置方案。攝像機可以根據通過其鏡頭和白平衡感測器的光線情況,自動探測出被攝物體的色溫值,以此判斷攝像條件。并選擇最接近的色調設置,由色溫校正電路加以校正,白平衡自動控制電路自動將白平衡調到合適的位置。這一功能被稱作為自動白平衡調節。

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