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曝光

时间:2012-10-24来源:shixinhua.com石鑫华视觉网 作者:石鑫华 点击: 999999次

曝光

什么是曝光

摄影上,曝光(Exposure)是指摄影的过程中允许进入镜头照在感光媒体(胶片相机的底片或是相机(数码相机、单反相机、工业相机)的图像传感器)上的光量。“曝光”可以经由光圈快门和感光媒体的感光度的组合来控制。
利用快门来控制曝光的示范
利用快门来控制曝光的示范

机器视觉中的曝光

在机器视觉,曝光是一个非常重要的概念。很多时候,我们会将曝光与相机的快门混淆。不仅是普通的工程人员,就算是相机厂商也会把这两个概述混为一谈。其实这两个概念是不一样的。曝光,按照上面的定义,是指拍摄过程中允许进入镜头照在感觉媒体上的光量。这其中就有好几个环节是可以控制曝光量的。如镜头的光圈,图像传感器的快门时间,传感器的感光度(增益或ISO),还在后期的图像处理软件中的增强,还有机器视觉领域中比较重要的打光(民用专业拍照时,有时也需要补光)等,都是可以决定最后输出的图像的亮度的。而快门,仅仅只是指相机接受光通量的控制开关,其没有大小,只有时间长短。而有些厂家在相机资料中也会介绍有如全局曝光、卷帘曝光等概述,其实这都应该是指全局快门、卷帘快门。但是其确实实实在在的决定了相机的通光量,所以很多人也就认为他们是一回事了。
机器视觉中,控制好曝光,是一个系统稳定精确高效的必要条件。如果曝光仅由光源亮度(打光)、镜头光圈、相机快门、相机感光度(增益)决定,那么组合好这四个条件,对于系统的稳定精确高效是非常有益的。光源的亮暗可以在第一关起到非常大的影响,如果光源很亮,那么即使镜头光圈很小,快门很小,也可以获得比较亮的图像,例如线阵相机其曝光时间非常短,而镜头的光圈通常也是有限的,因此通常使用高亮的线光源进行打光,以提供充分的光源亮度;镜头的光圈,可以在第二关控制光通量,大光圈能够带来多的光通量,但是大光圈会牺牲景深与一些精度。所以,一般的镜头在实际使用中,光圈只开在中间位置;接下来是相机的快门,快门时间越长,进光量越大,图像越亮,但是过长的快门时间,对于运动目标的拍摄影响非常大,快门过长,会引起运动目标的拖影。对于测试测量,精度将会下降,而且过长的曝光时间,还会影响相机的连续采集速度。如果需要进行动态拍摄,那么通常需要将快门时间设置的足够短,如几十微秒之类的;增益,又可以称为感光度,或ISO,一般如果其它条件都很好时,我们会将增益值设置成最小的,这样可以得到噪声最小画质最好的图像。而当其它条件有已经达到极限时,可以考虑加大增益,但是也需要考虑其带来的噪声是否可以接受。例如民用相机中的ISO为50时的图像非常细腻,而ISO为6400以后,可能就会引入很多的噪声杂点了。
ISO不同时图像成像质量对比
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