数位相机系统评估方法..docVIP

數位相機系統評鑑方法 雖然影像評鑑會牽涉許多量測細節，不過從相機問世至今感度、解析度、噪訊SN比卻一直是非常重要的基本測試項目。進行影像定量評鑑時必需有合適的被測物、方法以及測試項目、步驟與評鑑標準，有鑑於此本文將介紹日本JEITA(日本電子技術產業協會)制定的CCTV機器規範與測試方法，同時探討有關CCD數位相機系統評鑑技術。 標準攝影狀態 ?照明條件表1是JEITA定義的相機照明條件。穿透式chart的面照度項目是以chart輝度表示，表中記載的635cd/m2(nit)等同於2000lx的照明完全擴散時面的輝度，亦即等價於反射式chart所獲得的結果。所謂反射式chart是為了獲得的影像特性，因此利用外部光線照射至由印刷方式製成的玻璃材質表面，藉此完成影測試目的之測試圖案(test chart)。 　 項目 彩色相機 黑白相機 single device 2～3 device 3010K±100K 3010K±100K 3010K±100K 反射式chart的面照度 2000lx±100lx 2000lx±100lx 2000lx±100lx chart的面照度 635±31 cd/m2 635±31 cd/m2 635±31 cd/m2 5%以下 5%以下 5%以下 　 ?相機的設定條件表2是JEITA定義的相機評鑑項目，表中的「○」符號是指測試後，必需依照各別spec項目詳細記載設定條件。　 項目 彩色相機(single device) 彩色相機(2~3 device) 黑白相機 Gain up ○ ○ ○ AGC ○ ○ ○ 白平衡 ○ ○ ○ 光圈(aperture) ○ ○ ○ detail ○ ○ ○ 電子shutter ○ ○ ○ 同步 ○ ○ ○ 黑平衡 --- ○ --- gamma ○ ○ ○ 儲存mode ○ ○ ○ Knee特性 ○ ○ ○ 陰影補正 ○ ○ ○ ??????????????????????????? 表2 JEITA定義的相機評鑑項目 感度感度分為以各光波長為對象之「分光感度」，以及以太陽光、照明光的視感領域整體為對象之「一般感度」兩種，數位相機則採用「一般感度」。此外相機的感度還可用「標準感度」與「最高感度」兩種方式表示。有關標準感度與最高感度具體內容如下:?標準感度標準感度主要是為了要清楚顯示相機的各種特性能均衡性而設，它規定影像level(0.7Vp-p)所獲得的被照體照度與此時鏡片的F Number「1500lx，F:8」方式表示。標準感度與後述的SN比有密切的關連，例如提高像增幅器的增幅感度，理論上感度看似已被提高，事實上單純的增加增幅感度會使SN比惡化，亦即增幅感度與SN比兩者的特性均衡非常重要。 ?最高感度打開鏡頭光圈攝取chart影像後，chart的亮度逐件降低。從相機輸出的影像level達到0.35 Vp-p時稱為最高感度(亦即被照體最低照度)。通常AGC之類的相機影像增幅度感都被設成最高狀態。?界限解析度判讀被照體細部一般是利用圖1所示的「解析度chart」測試方式，具體方法是讀取chart水平方向縱式楔狀條數，與垂直方向橫式楔狀條數兩者的極限，再以界限解析度「TV條數」方式表示，也就是說「TV條數」是以讀取白色與黑色條數為計量單位；而「鏡片解析度」則是將白色與黑色「pear」視為一體讀取。由於界限解析度是利用每個人的視認所獲得，而界限解析度會隨著相機的光圈補正量、monitor的輝度特性以及個人的差異不斷改變，因此極不易獲得正確的實驗資料。　 　 圖1 解析度chart 　 為了減少誤差因此利用如圖2所示的示波器(oscilloscope)系統量測作line select，雖然示圖中的波器使用延遲掃引，不過主掃引A與延遲掃引B所構成的B gate輸出，卻是B掃引的時間延遲脈衝(pulse)。 　 圖2 解析度量測系統 　 ?測試步驟(a).調整解析度測試chart後攝取chart影像。(b).調整鏡頭焦距直到可讀取測試chart上之楔形最大值的影像為止。(c).調整彩色相機的白平衡(white balance)。(d).調整示波器的同步化，直到可line select如圖3(a)的楔形部份影像為止。(e).針對測試chart進行line select 200TV量測如圖3(b)所示4條楔形的寬度d1(μs)。(f).接著針對測試chart進行line select 300TV量測4條楔形的寬度d2(μs)(g).移動line select尋找4條楔形界限點(圖3(c))，並量測楔形的寬度dx