Какие показатели качества изображения/камеры/объектива важны для разрешения человеческих объектов?

Я пытаюсь собрать данные для творческих исторических целей. Однако я компьютерный ученый, а не физик или фотограф, и мне кажется, что тут есть миллион соображений.

Среда — нижняя палуба зоны погрузки в аэропорту при слабом освещении. Мне нужно уметь распознавать («разрешать») человека на расстоянии от 30 м до 40 м в поле размером не менее 30x60 пикселей при 1-кратном увеличении. В идеале глубина резкости должна быть от 20 до 60 метров.

С учетом этих требований, какие показатели мне следует учитывать при покупке камеры и/или объектива?

Помимо глубины резкости, разрешения и освещения, есть ли какие-либо соображения, которые я мог бы добавить или должен учесть, которые я полностью упускаю?

Привет, Скотт! Добро пожаловать на сайт обмена фотографиями. Я удалил ссылки на видео, чтобы соответствовать теме фотографии, которая по-прежнему даст вам то, что вам нужно знать о проблеме.
Я голосую за то, чтобы закрыть этот вопрос как не по теме, потому что речь идет об использовании камеры для проведения измерений с целью, отличной от создания изображений для творческих или исторических целей.
@MichaelClark, на странице справки прямо не указано, что допустимы только творческие или исторические мотивы. В любом случае, мотивы совершенно не имеют отношения к вопросу, поэтому я придумаю что-нибудь, чтобы вам стало легче :).
@Scott Существует также множество мета- вопросов / ответов, которые иллюстрируют общее желание сообщества по этому вопросу.
Привет Скотт! Вы отметили в мете, что вас интересует здесь фотографический аспект, хотя и в научных, а не в "творческих или исторических" целях. Проблема не в мотивах , а в том, о чем сам вопрос. Часто бывает так, что это проблемы типа «XY», где фотография вообще не является частью решения. Но давайте посмотрим, что мы можем сделать здесь. :) У меня есть пара срочных вопросов...
Обычно нас интересует размер и детализация при определенном размере просмотра, а не размер объекта в пикселях. Разрешение системы включает в себя такие факторы, как резкость объектива, аберрации, фокусировка, глубина резкости, шум и размер пикселя сенсора. В некоторых условиях человека можно было «разрешить» так, чтобы он был всего 20 пикселей в высоту, но при ближайшем рассмотрении его можно было прекрасно распознать как человеческую форму; в других случаях человек может быть представлен чем-то высотой 3000 пикселей, которое вблизи выглядит как неразборчивая капля, но на дальнем расстоянии выглядит как фигура. Что вам на самом деле нужно?
Вы также говорите «в идеале с глубиной резкости от 20 м до 60 м или около того». Вы имеете в виду, что вам нужно иметь фиксированную точку фокусировки, охватывающую всю эту глубину резкости, или вам нужно иметь возможность фокусироваться в этом диапазоне?
Наконец, ваш вопрос изначально относился к видео. Имейте в виду, что большинство потребительских камер снимают видео с гораздо более низким разрешением, чем фотографии, и они делают это по-разному (часто полностью пропуская ряды пикселей). И покадровое сжатие также может затруднить ваш анализ. Вы на самом деле планируете сделать серию фотографий или снять видео?
@mattdm, это хороший момент. Мне ничего не нужно само по себе. Я заинтересован в том, чтобы получить разумную человеческую форму из человека на расстоянии 40 м. По моему опыту, человек, по крайней мере, в поле размером 30x60, довольно узнаваем, и, поскольку я не знаком со всеми доступными показателями, мне приходится работать с пикселями. Как вы заметили, если моя картинка размыта, то человек будет неузнаваем в коробке любого размера, поэтому существуют другие важные показатели.
OTOH, я также хотел бы захватить окрестности, поэтому недостаточно просто прикрепить объектив x20. Для 1-мегапиксельного изображения захват человека с расстояния 40 м в поле 30x60 подразумевает ~ 1-кратное увеличение... Я думаю. :)
Сколько в окрестностях? Как отмечается в ответе Твальберга, это, вероятно, гораздо более серьезная проблема, чем достаточное количество людей.
В любом случае, как мы согласны, «насколько размыто» — интересная метрика для этого. Каков технический термин для этого и какое количество «насколько размыто» может быть хорошо для разрешения человека 30x60?
Под «глубиной фокуса от 20 м до 60 м» я имею в виду, что для одного изображения я бы хотел, чтобы объекты между 20 и 60 м не были слишком ужасно размытыми по нашей метрике «насколько размыто». :)
"Сколько окрестностей?" Когда я первоначально задал свой вопрос, я не рассматривал возможность большого увеличения. Я буду редактировать, чтобы улучшить.
«гораздо, гораздо более низкое разрешение, чем у фотографий» ... относится ли это к показателям помимо «разрешения» с точки зрения MP? Если я решу снимать видео вместо фотографий, может ли увеличиться «насколько размыто»?
Да, по двум причинам: во-первых, камеры часто снижают разрешение, отбрасывая целые линии датчиков, поэтому реальная потеря данных больше, чем при понижении частоты дискретизации. Во-вторых, сжатие видео.
@mattdm, в ходе долгих дискуссий нам удалось выделить одну «метрику, которая меня должна заинтересовать» ... а именно «увеличение». Если бы кто-то ввел термин «увеличение» в качестве ответа, я бы проголосовал за него. :) Возможно, это иллюстрирует то, что меня интересует. Вероятно, я могу самостоятельно выяснить, какое увеличение мне нужно. Однако я даже не знаю, на какие показатели смотреть.
Помимо всего прочего, «показатели качества изображения для исследований» на самом деле не описывают вопрос. Не могли бы вы отредактировать заголовок, чтобы он был более конкретным?
привет, Скотт, пожалуйста, не считай, что правила здесь носят формальный характер. То, о чем вы спрашиваете, является недооцененной инженерной проблемой, и настройка камеры будет вас меньше всего беспокоить (поверьте мне). Я предлагаю вам ознакомиться с научными статьями о распознавании объектов в качестве отправной точки.
@aaaaaa Я знаком с литературой по обнаружению объектов. «настройка камеры будет вашей наименьшей заботой», как мне известно, это неправда, поскольку у меня были очень разные успехи на изображениях с разным разрешением.
тогда вы должны предоставить «я думаю, что XYZ из-за WQE. Это разумно?»

Ответы (2)

Начиная с желаемой высоты изображения в 60 пикселей на сенсоре, нам нужно начать с конкретного сенсора — используя в качестве примера мой 7D Mark II, сенсор имеет высоту 15 мм и создает изображение высотой 3648 пикселей — это 243,2 пикселя. /мм, что означает, что ваше 60-пиксельное изображение покрывает около 0,25 мм сенсора или около 1,67% от общей высоты изображения. Это означает, что для того, чтобы, скажем, человек ростом 1,8 м с высоты 30–40 м отображал эту высоту на датчике, общее поле зрения по вертикали будет составлять около 108 м, что на расстоянии 30 м подразумевает угол обзора около 74,5 градуса (или 69,7 градуса на расстоянии 40 м). Это эквивалентно объективу 10 мм для расстояния 30 м или объективу 11 мм для расстояния 40 м. Это очень широкоугольные объективы. Итак, суть в том, что вам будет трудно получить изображения людей, которыемал на таком расстоянии. Более нормальный объектив, скажем, 24-50 мм, даст большее изображение человека, чем вы просили. Если это проблема, вы всегда можете уменьшить масштаб изображения при постобработке или использовать режим камеры с более низким разрешением или что-то в этом роде.

Что касается глубины резкости (для этого существует множество онлайн-калькуляторов или мобильных приложений), чтобы получить глубину резкости 20 м на расстоянии 30 м с объективом 50 мм, требуется около f/1,4; на 40 м требуется только f/1.0. Глубина резкости 60 м будет либо f/2,8, либо f/1,8 соответственно. Таким образом, даже относительно медленные объективы с диафрагмой f/4-5.6 дадут вам достаточную глубину резкости.

Извинения. Под полем 30x60 я подразумеваю как минимум 30x60, потому что в противном случае наше программное обеспечение не сможет обнаружить людей. Я отредактирую свой вопрос, чтобы отразить это. Я думаю, это говорит о том, что ваш 7D Mark II будет иметь человека 30x60 на гораздо большем расстоянии? Может быть, 80 м или около того?
Кроме того, из вашего ответа следует, что диафрагма - это то, что дает мне глубину резкости. Однако диафрагма также имеет отношение к моей проблеме с освещением. Верно ли, что контраст и глубина резкости являются компромиссом? Какая здесь связь?
@Scott Глубина резкости определяется 1) диафрагмой, 2) расстоянием до объекта, 3) фокусным расстоянием объектива и 4) окончательным представлением изображения (т.е. просмотр на экране с расстояния в полметра или печать на стене и просмотр с 50 метров или...). Контраст больше зависит от достаточного освещения и шума, вносимого ISO (усиление сенсора), при условии, что сцена изначально имеет достаточную контрастность.
@twalberg DoF определяется двумя вещами: апертурой и увеличением. Общее увеличение является результатом фокусного расстояния + расстояния до объекта + размера сенсора + коэффициента увеличения, необходимого для отображения определенного размера + расстояния просмотра. Все это определяет угловой размер, видимый зрителю.
Обратите внимание, что глубина резкости зависит от восприятия — объектив по-прежнему может фокусироваться только в одной плоскости. Есть определенный порог, когда все находится в фокусе в пределах разрешения систем, и другой порог, когда все «достаточно в фокусе» для данного наблюдателя в определенных условиях.
@mattdm Форма поля фокусировки для чего-либо, кроме камеры-обскуры или теоретического объектива с нулевой толщиной, - это не плоскость, это поле фокусировки. То есть, если кто-то не считает часть внутренней поверхности сферы «плоскостью».

Я хотел бы сосредоточиться на ваших проблемах с глубиной резкости и на том, как это связано с ISO. Если вас интересует только одна «глубина» как таковая или расстояние от камеры, это не будет проблемой. Причина этого в том, что независимо от того, насколько размыт (или нет) фон, ваш объект всегда будет в фокусе. Однако, если вы заинтересованы также в том, чтобы снимать объекты ближе, чем это расстояние, вам нужно убедиться, что у вас не слишком низкое число диафрагмы (слишком широкое отверстие). Если вы используете небольшой датчик или широкоугольный объектив, это не должно быть проблемой, если вы сохраните число выше f/1,4 или около того. Однако, если вы решите использовать телеобъектив для большего увеличения, вы можете столкнуться с проблемами при меньшей глубине резкости.

Я предполагаю, однако, что, поскольку вы собираете эти фотографии для научных/исторических/информационных целей, вы будете меньше озабочены эффектом боке «размытого фона» и больше озабочены тем, чтобы все было максимально резким. Здесь на помощь приходит ISO. Чтобы добиться большей глубины резкости и большего фокуса, вам придется использовать меньшую диафрагму (более высокое значение f/stop). Это означает, что в объективе есть меньшее отверстие для света, и вам понадобится больше цифрового усиления или ISO. Новые камеры, как правило, намного лучше работают с ISO, чем старые, поскольку эта технология значительно улучшилась за последние несколько лет. Быстрый поиск в Google с любым именем DSLR и «производительностью ISO» даст вам информацию о том, как работает эта камера, когда ей нужно усилить сигнал.

Тем не менее, для ваших целей подержанный Nikon D3100 с дешевым объективом, вероятно, подойдет. (Я не знаком с Canon, поэтому не могу говорить об их составе.)

Наконец, расстояние в 90-120 футов ни в коем случае не возмутительно. Я не знаю точно, что вы имеете в виду под «низким светом», и я не знаю, насколько узнаваемыми вам должны быть люди, но если это не кромешная тьма, и вам не нужно делать распознавание лиц, почти любое современные DSLR могут дать вам то, что вам нужно. Следующим вашим соображением может быть цена (и можете ли вы использовать тот же датчик для видео, хотя здесь это не по теме).

Принимая во внимание цену: посмотрите на камеры телефонов. Например, подержанный iPhone SE на момент написания статьи можно было купить на eBay примерно за 80 долларов, и, похоже, он довольно хорошо себя чувствует, кроме как в кромешной тьме. Одним из преимуществ здесь является то, что размер сенсора настолько мал, что вам не нужно беспокоиться о глубине резкости. Для любой диафрагмы, которую может сделать iPhone, в фокусе будет все, что находится дальше 6 футов или около того.

Итак, вкратце:

  1. Проверьте разрешение . Менее 10 МП вас не устроит. 12мп лучше. Для любого из них просто убедитесь, что поле зрения с поправкой на 35 мм составляет около 24 мм или выше. Это все еще чертовски широкоугольный объектив. 20 МП или выше — это немного избыточно для ваших требований, но если вы пойдете по этому пути, вы можете выбрать 10 мм или около того (хотя обычно это специальные объективы, за которые вы платите дополнительно, они такие широкие).

  2. Какая глубина резкости вам нужна, и, следовательно, какую диафрагму и ISO вы должны искать? Если вы идете с DSLR, просто купите обычный дешевый объектив, и все будет готово. Довольно маленькая апертура (f/4 или выше) и хорошее поле зрения для того, что вы делаете (24-55 мм должно быть достаточно). Не беспокойтесь об этом для телефонных камер.

  3. Посмотрите на дешевые варианты . Для того, что вы делаете, вам не нужна камера за 30000 долларов. Вам даже не нужна камера за 3000 долларов. Возможно, вам даже не понадобится камера за 300 долларов. В зависимости от того, нужно ли вам распознавать лица и насколько темно, что-то такое дешевое, как старый iPhone, может отлично справиться с этой задачей. (Бонус: возможности видео).

Какие показатели качества изображения/камеры/объектива важны для разрешения человеческих объектов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v