VideoCAD

Измерение низких освещённостей

Hide Navigation Pane

Измерение низких освещённостей

Previous topic Next topic No directory for this topic Expand/collapse all hidden text  

Измерение низких освещённостей

Previous topic Next topic Topic directory requires JavaScript JavaScript is required for expanding text JavaScript is required for the print function Mail us feedback on this topic!  

 

Имеющиеся на рынке недорогие люксомеры имеют нижний порог измерения освещённостей порядка 0.1..0.5 люкс, а минимальная освещённость сцены для современных видеокамер достигает 0.04 люкс, поэтому при измерении чувствительности таких видеокамер необходимо ослабить чувствительность в известное число раз (удобно ослаблять в 50-200 раз).

 

Ослабить чувствительность можно следующими способами:

 

Ограничением электронного затвора;
Калиброванным объективом с ручной диафрагмой;
Калиброванным ослабляющим фильтром

 

       Установка ограничения электронного затвора

 

Если камера позволяет установить фиксированное значение времени электронного затвора (ES, AES, AESC, ESC) на 1/1000-1/10000c, то простейшим является этот способ ослабления чувствительности.

Например, при установке времени затвора на 1/10000с чувствительность камеры системы CCIR/PAL ослабляется в 10000/50=200раз. Таким образом, чувствительность 0.05лк будет соответствовать освещённости сцены 0.05x200=10лк.

 

Для камер EIA/NTSC ослабление будет составлять 10000/60=167раз.

 

Хотя принцип Reciprocity в целом справедлив и в цифровой фотографии, в некоторых камерах может быть разница между временем электронного затвора из настроек и реальным временем экспозиции. В некоторых ситуациях может иметь место Reciprocity failure. Поэтому этот метод может быть не точным.

 

Рекомендуется измерить реальное время экспозиции камеры.

 

 

       Калиброванный объектив с ручной диафрагмой

 

Измерение чувствительности производится с объективом, диафрагма которого сужена. Чувствительность камеры с таким объективом должна ослабляться в известное число раз. В качестве такого объектива можно использовать обычный объектив с ручной диафрагмой после калибровки.

 

 

Оборудование

 

Для выполнения калибровки объектива кроме ранее перечисленного оборудования необходимо следующее:

 

Объектив с ручной регулировкой диафрагмы, фокусное расстояние точно такое же, как у объектива с диафрагмой F1.2.
Камера с ослабленной чувствительностью или цветная камера чувствительностью 1..3лк желательно с возможностью отключения АРУ (AGC).
Утилита Анализатор видео. Входит в состав CCTVCAD Lab Toolkit.
Прожектор с галогенной лампой накаливания 500-1000Вт, 220В.
Липкая лента (скотч).

 

Порядок калибровки

 

1. Отключите у камеры все обработки изображения и АРУ (AGC).

 

Отключение АРУ повышает точность калибровки и позволит работать с освещённостями порядка 5..10лк, даже если камера имеет чувствительность 0.2..1лк.

 

2. Установите на камеру объектив F1.2, установите камеру на штатив, направьте на лист бумаги, подключите к компьютеру, выведите изображение на экран.

3. В поле зрения камеры установите датчик люксомера.

4. Рядом с окном датчика, непосредственно на датчике закрепите небольшой кусочек ровной белой бумаги.

5. Запустите утилиту Анализатор видео. Отметьте чекбокс Цикл, кликните Старт. После чего быстро переместите курсор мыши на изображение кусочка белой бумаги рядом с окном датчика люксомера.

6. Выключите общий свет. Включите маломощную галогенную лампу накаливания 10Вт.

7. Изменяя расстояние от лампы до листа бумаги, добейтесь, чтобы измеренная Анализатором видео Средняя яркость по окончанию цикла измерения по 100 кадрам равнялась 0.22-0.25.

 

Предметы на изображении должны ещё различаться.

 

Напряжение питания лампы изменять нельзя. Оно должно быть равно номинальному напряжению питания лампы. Освещённость изменяйте только изменением расстояния между лампой и листом бумаги.

 

Следите, чтобы окно датчика люксомера и листок бумаги на датчике имели визуально одинаковую освещённость.

 

8. Запишите показания люксомера и значение Средней яркости по показаниям Анализатора видео.

9. Замените объектив F1.2 на объектив с ручной диафрагмой.

10. С помощью прожектора с галогенной лампой установите освещённость ровно в 100раз большую, чем записанная в п.8. Закрепите прожектор.

11. Регулировкой диафрагмы объектива добейтесь значения Средней яркости той же точки на изображении по показаниям Анализатора видео равного значению, записанному в п.8.

12. Закрепите кольцо регулировки диафрагмы липкой лентой.

13. Проверьте значение Средней яркости.

14. Снимите и вновь установите объектив. Убедитесь, что значение Средней яркости изменяется лишь незначительно.

 

Получен калиброванный объектив, с которым чувствительность камеры ослабляется в 100 раз. С этим объективом, чувствительность 0.05лк будет соответствовать освещённости сцены 0.05x100=5лк.

 

Рекомендуется проверять калибровку объектива после измерения чувствительности каждой камеры.

 

 

       Использование ослабляющих фильтров

 

С ослабляющим фильтром можно измерять чувствительность видеокамер с мини-объективами (М12). У таких камер, как правило, отсутствует возможность установить значение времени экспозиции электронного затвора. Трудно найти мини-объектив с ручной диафрагмой.

 

 

Спектральная характеристика пропускания стандартных оптических фильтров нейтральной плотности не нормирована в диапазоне чувствительности ПЗС матрицы, она нормирована лишь в диапазоне чувствительности глаза. Поэтому использовать фильтр можно только после измерения коэффициента пропускания им света галогенной лампы для точно такой же ПЗС матрицы, как и у тестируемой камеры. При использовании для измерения чувствительности фильтров без предварительного измерения параметров пропускания, возможны значительные ошибки в результатах измерений.

 

Значения коэффициента пропускания фильтров для чёрно-белых и цветных камер может  отличаться. Калибровку необходимо проводить отдельно для чёрно-белых и цветных камер.

 

Так как стандартные фильтры нейтральной плотности имеют неизвестные коэффициенты пропускания в диапазоне чувствительности ПЗC матрицы и нуждаются в их измерении, то с равным успехом можно использовать самодельные фильтры также с неизвестным коэффициентом пропускания изготовленные из компьютерной дискеты.

 

Измерение коэффициента пропускания фильтра

 

Оборудование

 

Для измерения кроме ранее перечисленного оборудования необходимо следующее:

 

Камера с ослабленной чувствительностью или цветная камера чувствительностью 1..3лк желательно с возможностью отключения АРУ (AGC);
Утилита Анализатор видео. Входит в состав CCTVCAD Lab Toolkit;
Прожектор с галогенной лампой накаливания 500-1000Вт, 220В.

 

Порядок измерения

 

1. Отключите у камеры АРУ(AGC).

 

Отключение АРУ повышает точность измерения и позволит работать с освещённостями порядка 5..10лк, даже если камера имеет чувствительность 0.2..1лк.

 

2. Установите на камеру объектив F1.2, установите камеру на штатив, направьте на лист бумаги, подключите к компьютеру, выведите изображение на экран.

3. В поле зрения камеры установите датчик люксомера.

4. Рядом с окном датчика, непосредственно на датчике закрепите небольшой кусочек ровной белой бумаги.

5. Запустите утилиту Анализатор видео. Отметьте чекбокс Цикл, кликните Старт. После чего быстро переместите курсор мыши на изображение кусочка белой бумаги рядом с окном датчика люксомера.

6. Выключите общий свет. Включите маломощную галогенную лампу накаливания 10Вт.

7. Изменяя расстояние от лампы до листа бумаги, добейтесь, чтобы измеренная Анализатором видео Средняя яркость по окончанию цикла измерения по 100 кадрам равнялась 0.22-0.25.

 

Предметы на изображении должны ещё различаться.

 

Напряжение питания лампы изменять нельзя. Оно должно быть равно номинальному напряжению питания лампы. Освещённость изменяйте только изменением расстояния между лампой и листом бумаги.

 

Следите, чтобы окно датчика люксомера и листок бумаги на датчике имели визуально одинаковую освещённость.

 

8. Запишите показания люксомера и значение Средней яркости по показаниям Анализатора видео.

9. Установите на объектив измеряемый фильтр.

 

При использовании фильтров из компьютерной дискеты удобно использовать в качестве оправки крышку от объектива с вырезанным отверстием.

 

10. Включите прожектор с галогенной лампой 500-1000Вт, 220В.

11. Изменяя расстояние от прожектора до листа бумаги, добейтесь равного с п.8 значения Средней яркости по окончанию цикла измерения по 100 кадрам.

 

Напряжение питания лампы изменять нельзя. Оно должно быть равно номинальному напряжению питания лампы. Освещённость изменяйте только изменением расстояния между прожектором и листом бумаги.

 

12. Запишите показания люксомера.

13. Коэффициент пропускания фильтра=освещённость без фильтра /освещённость с фильтром.

 

Получен калиброванный фильтр, с которым чувствительность камеры ослабляется на известный коэффициент пропускания. Например, если коэффициент пропускания фильтра получился 0.0125, то чувствительность камеры 0.05лк с таким фильтром будет соответствовать освещённости сцены 0.05/0.0125=4лк.

 

 

См. также: О чувствительности видеокамерИзмерение чувствительности видеокамерыЧувствительность и разрешение>КамераТаблица моделей камер.

Смотрите также  статьи: Основы работы в VideoCAD. Часть 4. Освещение и чувствительность камер в CCTV (*.pdf)