Камера с хорошей линейной светоотдачей для фотометрической точности?

Похоже, вам нужно научное устройство визуализации. Когда я работал с этими вещами, мне сказали, что ПЗС-устройства формирования изображений научного уровня являются самыми линейными устройствами, известными человеку, в отличие от формирователей изображений, обсуждаемых @Guffa. Я говорю о фотометрических камерах, pco (сенсикам) или устройствах, предназначенных для астрофотографии или микроскопии.

Эти устройства визуализации отличаются от устройств обработки изображений коммерческого класса тем, что:

• Без объектива. Вы должны предоставить это; это чистый детектор. Обычно используется крепление C или F.
• Нет ни горячих, ни холодных пикселей (по крайней мере, в диапазоне $20k/чип). Если есть, верните производителю для замены.
• Несколько лет назад 1280x1024x8 кадров в секунду считалось очень хорошим. Может быть, они стали больше с тех пор, я не знаю.
• Вы можете сгруппировать (объединить пиксели, чтобы увеличить чувствительность устройства и уменьшить пространственное разрешение).
• Логика чтения пикселей с устройства очень хорошая. На старых (старше десяти лет) устройствах возникала небольшая ошибка при перемещении значений пикселей от одного пикселя к другому для считывания значения аналого-цифрового преобразователя на краю чипа. Эта ошибка практически равна нулю в современных устройствах. Сравните это с формирователями изображений CMOS, где считывание происходит для каждого пикселя (поэтому аналого-цифровое преобразование может быть неодинаковым от пикселя к пикселю).
• Чип охлаждается, как правило, до -20 до -40 С, чтобы минимизировать шум.
• Частью спецификации производителя является квантовая эффективность, или процентная вероятность того, что фотон будет преобразован в электрон и записан. ПЗС с обратным утонением может иметь QE около 70-90% для зеленого (450 нм) фотона, тогда как другие могут быть в диапазоне 25-45%.
• Эти тепловизоры чисто черно-белые, регистрируют спектр, указанный производителем, и могут находиться в ИК- и УФ-диапазонах. Большинство стекол пропускают УФ-излучение (вам нужно специальное стекло или кварц, чтобы пропустить его), но ИК-излучение, вероятно, потребует дополнительной фильтрации.

Сумма этих различий означает, что значение каждого пикселя очень сильно коррелирует с количеством фотонов, поразивших физическое местоположение пикселя. С коммерческой камерой у вас нет гарантий, что пиксели будут вести себя одинаково друг с другом (и на самом деле, это хорошая ставка, что это не так) или что они будут вести себя одинаково от изображения к изображению.

С этим классом устройств вы будете знать точную величину потока для любого заданного пикселя в пределах шума. Тогда усреднение изображения становится лучшим способом борьбы с шумом.

Этот уровень информации может быть слишком большим для того, что вы хотите. Если вам нужно перейти на коммерческий уровень, то вот способ:

• Получите чип изображения Sigma (Foveon). Изначально они были созданы для рынка научных изображений. Преимущество этого чипа в том, что каждый пиксель красного, зеленого и синего цвета перекрывает друг друга, а не используется датчик Байера, где рисунок пикселей не перекрывается.
• Используйте эту камеру только на iso 100. Не переходите на другие iso.
• Поместите камеру перед источником света с известной мощностью на известном расстоянии. Чем более плоское это освещение (т.е. идет от края до края камеры), тем лучше.
• Запишите изображения с заданным временем экспозиции, а затем либо измените время экспозиции, чтобы изменить видимый поток на датчике, либо измените источник света.
• Из этого набора изображений создайте кривую, показывающую среднее значение пикселя красным, зеленым и синим цветом для известного потока. Таким образом, вы можете преобразовать интенсивность пикселей в поток.
• Если у вас был полностью плоский профиль освещения, вы также можете описать поведение вашего объектива, а именно падение края.

Отсюда вы можете сфотографировать комнату (или что-то еще) в контролируемых условиях, где вы знаете ответ, и проверить свои кривые.

Я думаю, что большинство камер подойдут для этого, при условии, что они создают файлы RAW (или DNG) и имеют ручные настройки экспозиции.

Если вы не используете формат RAW, изображение будет обработано. Обычно это означает, что применяется некоторая кривая, и это всегда означает, что вы теряете некоторую информацию. Формат RAW обычно имеет более высокое разрешение данных (например, 12 бит на пиксель вместо 8), а сжатие JPEG выбрасывает много информации.

Я не думаю, что вы можете получить полностью линейный результат от любой камеры, чип просто не рассчитан на полностью линейный отклик как наиболее важный аспект. Таким образом, вам все равно понадобится кривая настройки для перевода значений пикселей в значения яркости. Вы можете сфотографировать оттенки серого, чтобы определить отклик для каждого тона.

Вы должны использовать ручные настройки в камере, чтобы получить стабильный результат. У вас могут быть разные настройки для разного количества света, но поскольку отклик не полностью линейный, я думаю, что вам нужна отдельная кривая настройки для каждой настройки.

Если вам необходимо снимать в формате JPEG, убедитесь, что камера имеет хорошие настраиваемые параметры изображения. Уменьшите контрастность и отключите любую коррекцию светлых участков или теней.

Например, на моей камере, если я снимаю в режиме Естественный с Контрастностью-4, Резкостью-4, она близка к линейной . Посмотрите, можете ли вы спросить у dpreview, как делаются их тесты, или просто пройтись по всем их обзорам, как они это делают. имеют тоновые кривые. Из того, что я понял, большинство других производителей (в моем классе) не допускают линейных некомпенсированных бликов, как у Pentax. Посмотрите ссылку под Dynamic Range comparedиContrast