工业相机5A参数及其对图像采集的影响

有些相机会提到5A功能,指的是: Automatic Shutter(自动快门)、Automatic Gain(自动增益)、Automatic IRIS(自动光圈)、Automatic Gamma(自动伽马)、Automatic White Balance(自动白平衡)。

    下面对以上各个功能进行介绍:

一、 Automatic Shutter(自动快门)

       相机的Shutter Time(曝光时间)随着图像亮度而自动调整,使所拍摄到的图像始终处于一个较平均的亮度水平上,当图像亮度高于这个水平时,Shutter Time自动减小以削减图像亮度,反之则自动增大以增加图像亮度。
      Shutter Time的长短或者说是大小,除了影响图像亮度以外,还会影响到拍摄运动物体的模糊度,也就是我们常说的“运动模糊”。
      在同样的运动速度下,Shutter Time越长拍摄到的图像的拖尾现象越严重,也就是越模糊;Shutter Time越短则越清晰。
      在同样的Shutter Time下,物体运动速度越快则图像的拖尾现象越严重,越慢则越清晰。

      总结:如果在使用相机的过程中需要手动设定Shutter Time时,那么则需要根据具体情况在图像亮度与运动模糊度之间进行取舍与平衡。

二、Automatic Gain(自动增益)

      相机的Gain(增益)随着图像的亮度而自动调整,使所拍摄到的图像始终处于一个较平均的亮度水平上,当图像亮度高于这个水平时,Gain自动减小以削减图像亮度,反之则自动增大以增加图像亮度。

     
Gain的大小除了会影响到图像亮度以外,还会影响到所拍摄到的图像的噪声的大小,也就是我们常说的信噪比(有用的图像信号与无用的图像噪声的比值)。

    
 Gain越大,所拍摄到的图像亮度越高,同时图像的噪声也就越大,信噪比越低,图像显得越“脏”。

      Gain越小,所拍摄到的图像亮度越低,同时图像的噪声也就越小,信噪比越高,图像显得越“干净”。

      总结:如果在使用相机的过程中需要手动设定Gain时,那么则需要根据具体情况在图像亮度与信噪比之间进行取舍与平衡。

三、Automatic IRIS(自动光圈)

      IRIS也就是我们常说的“光圈”,它是镜头内部的一个机械装置,用来控制光通量的大小。

     
同样使用上面的例子做解释,光圈就好比一个水龙头的阀门,当我们把它开大时,流出的水就多而急,更容易将桶装满,反之,当我们将它开小时,流出的水就少而缓,便不太容易将桶装满。

     自动IRIS ,  相机会控制镜头的IRIS(光圈)随着图像亮度而自动调整,使所拍摄到的图像始终处于一个较平均的亮度水平上,当图像亮度高于这个水平时,相机会使镜头的光圈自动缩小以削减图像亮度,反之则自动扩大以增加图像亮度 

   
 镜头IRIS(光圈)的大小除了会影响到图像亮度以外,还会影响到镜头的景深(在某个焦距下镜头可以清晰成像的深度范围),举例来说:如果我们将镜头的焦距对在了路口停车线的平面上,那么在停车线的前后一段范围内是否仍然可以清晰成像,则取决于此镜头的景深,景深除了受到镜头自身设计因素的影响外,还会受到光圈大小的影响。

    
IRIS(光圈)越大,所拍摄到得图像的亮度越高,同时镜头的景深相对越小,也就是在同样焦距下,能够清晰成像的范围相对越小。

    
IRIS(光圈)越小,所拍摄到得图像的亮度越低,同时镜头的景深相对越大,也就是在同样焦距下,能够清晰成像的范围相对越大。 

   
 自动光圈功能实际上是要相机与镜头配合实现的,相机给出控制信号,由镜头根据信号去修改自己光圈的大小,两者缺一不可。

     总结:如果在相机与镜头的使用过程中需要手动调节光圈的大小(自动光圈镜头是很难甚至无法将光圈控制在某一中间位置的,所以一般在需要调整光圈大小时,最好使用手动光圈镜头),那么则需要在图像亮度与镜头景深之间做取舍与平衡。

四、Automatic Gamma(自动伽马)

      Gamma的作用是使所拍摄到的图像的本底亮度增强,越是暗的东西,受Gamma的影响越明显,越是亮的东西,受Gamma影响的幅度越小。基于这种特点,Gamma对夜间亮度效果的提高有着明显的作用,但是对于白天的图像效果的影响却是弊大于利的,在白天的时候原本颜色偏暗的物体,例如地面,会受到Gamma的影响变的“发灰”,从而使图像有种“雾蒙蒙”的感觉,为了解决Gamma在白天与夜间的矛盾问题,PGR向相机中添加了自动Gamma功能。 

      
自动Gamma是Magnolia相机的一个独特的功能,它使Gamma与Gain联动,当场景的亮度较强时(白天),此时Gamma关闭当场景的亮度较弱时(傍晚),此时Gamma略高当场景亮度较暗时(夜晚),此时Gamma较高

      总结:此项功能即保证了白天图像的“清澈”,又同时使夜晚的图像亮度更高。

五、Automatic White Balance(自动白平衡)

      白平衡是电视摄像领域一个非常重要的概念,通过它可以解决色彩还原和色调处理的一系列问题。白平衡是随着电子影像再现色彩真实而产生的,在专业摄像领域白平衡应用的较早,现在家用电子产品(家用摄像机、数码照相机)中也广泛地使用,然而技术的发展使得白平衡调整变得越来越简单容易,但许多使用者还不甚了解白平衡的工作原理,理解上存在诸多误区。它是实现摄像机图像能精确反映被摄物的色彩状况,有手动白平衡和自动白平衡等方式。

许多人在使用数码摄像机拍摄的时候都会遇到这样的问题:在日光灯的房间里拍摄的影像会显得发绿,在室内钨丝灯光下拍摄出来的景物就会偏黄,而在日光阴影处拍摄到的照片则莫名其妙地偏蓝,其原因就在于“白平衡”的设置上。

      自动白平衡调整功能是现在摄像机都有的功能。摄像机存贮有针对某些通用光源的最佳化设置方案。摄像机可以根据通过其镜头和白平衡感测器的光线情况,自动探测出被摄物体的色温值,以此判断摄像条件。并选择最接近的色调设置,由色温校正电路加以校正,白平衡自动控制电路自动将白平衡调到合适的位置。这一功能被称作为自动白平衡调节。

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