新版的分辨率測試卡檢測數(shù)碼相機(jī)數(shù)據(jù)顏色表征分析，可以幫助更多廠家控制相機(jī)參數(shù)。

介紹

這項工作的背景是德國攝影雜志希望有一種方法來測量數(shù)碼靜態(tài)照相機(jī)的色彩重現(xiàn)質(zhì)量，以及它們能夠被集成到色彩管理工作流程中。對于掃描儀來說，表征并不困難，因為它們總是使用相同的光源，并且再現(xiàn)的照相材料中的顏色具有非常相似的特征。在數(shù)字?jǐn)z影中，照明條件隨著每個場景而變化，并且場景中的顏色可能與照相材料中固有的顏色完全不同。因此，表征數(shù)碼靜態(tài)照相機(jī)的理想方法是測量其光譜響應(yīng)。然后就可以通過知道傳感器的光譜照度來計算Ulbricht積分球測試相機(jī)的RGB值。這正是IEC TC100 / 61966-9“多媒體系統(tǒng)和設(shè)備中的顏色測量和管理：數(shù)碼相機(jī)”工作草案提出的。這個標(biāo)準(zhǔn)的工作草案是在我們開始工作后發(fā)布的，以確定這是否是表征數(shù)碼相機(jī)色彩再現(xiàn)的可能方法。

測試方法

該測試方法需要適應(yīng)具有自動白平衡和曝光控制功能的消費(fèi)類相機(jī)，以及允許手動設(shè)置這些值的單反相機(jī)和數(shù)碼相機(jī)背部。 因此，選擇一種方法來獲得單個圖像的整個可見光譜的光譜響應(yīng)。 這將排除測量過程中不同白平衡和曝光設(shè)置的問題。

通過照射衍射光柵，棱鏡或連續(xù)干涉濾光片，可以創(chuàng)建整個可見光譜的圖像。 在這個測試中，使用了Carl Zeiss生產(chǎn)的干涉濾光片。

圖2.帶有連續(xù)干擾濾波器的測試圖

為了獲得連續(xù)的光譜，使用鹵素?zé)艉?/span>Ulbricht積分球來照射干涉濾光片。 大多數(shù)可用的數(shù)碼相機(jī)都針對日光照明進(jìn)行了優(yōu)化。 因此使用日光轉(zhuǎn)換濾光片來獲得圖3所示的相對光譜照度。

圖3.干擾的相對光譜照度

結(jié)合視角測量干涉濾光片的光譜透射率。 由于大多數(shù)消費(fèi)類相機(jī)使用自動曝光控制，因此前置照明灰色圖表放置在濾鏡周圍。 該圖表包含用于確定相機(jī)光電轉(zhuǎn)換功能的灰度級，該功能需要排除相機(jī)中圖像處理的非線性效應(yīng)。

圖4.相對光電子轉(zhuǎn)換函數(shù)

使用Adobe Photoshop插件分析圖片，并將結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為光譜響應(yīng)曲線。

圖5.帶有標(biāo)記分析區(qū)域的干涉濾光片的圖像

使用不同的相機(jī)和不同的紅外截止濾光片重復(fù)測量，以觀察它們對結(jié)果的影響。 某些相機(jī)的藍(lán)色通道在紅色和近紅外區(qū)域具有非常高的透射率。 通過使用紅外阻擋濾光片，紅色通道的響應(yīng)如預(yù)期的那樣下降，但藍(lán)色通道在紅色中的響應(yīng)沒有。 令人驚訝的是，在某些情況下甚至?xí)黾印?/span> 這種行為的解釋是處理相機(jī)中的顏色值，以克服傳感器的光譜透射率問題。

圖6.比較具有和不具有來自Leica的IRa阻擋濾波器的RGB值

圖7.使用不同文件格式的RGB值比較

這是通過分析測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)的一個問題，但可能還有其他未知的問題。 為了進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)，拍攝了已知著色劑（IT-8目標(biāo)）的場景，并將實際的RGB值與計算出的RGB值進(jìn)行比較。 通過使用光譜響應(yīng)測量的結(jié)果來計算IT-8測試圖的預(yù)期相機(jī)RBG數(shù)據(jù)。 它們由以下公式表示：

然后將數(shù)據(jù)與IT-8實時拍攝的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。 如果光譜響應(yīng)測量結(jié)果是正確的，則圖像中的RGB值與計算值的比較將以圖形表示在一條直線上。 即使鏡頭的白平衡不同，結(jié)果仍然是不同的伽瑪線。 然而，結(jié)果在任何地方都會下降，但只是一條線。 只有Jenoptik ProgRes相機(jī)的結(jié)果接近預(yù)期。

圖8.評估光譜響應(yīng)，顯示RGB數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)的關(guān)系

圖9.評估光譜響應(yīng)，顯示RGB數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)的關(guān)系

通過用原始的顏色值標(biāo)記不同的RGB值，發(fā)現(xiàn)預(yù)期的和實際的RGB相機(jī)數(shù)據(jù)之間的差異取決于原始的顏色。 這證明了相機(jī)中的顏色處理是顏色和/或圖像相關(guān)的假設(shè)。

圖10.評估光譜響應(yīng)，顯示R數(shù)據(jù)與按列分類的計算數(shù)據(jù)的關(guān)系的IT-8圖表

圖11.用于評估光譜響應(yīng)的IT8圖表區(qū)域

結(jié)論

我們的工作結(jié)果表明，數(shù)字相機(jī)的光譜響應(yīng)不能通過簡單地使用相機(jī)的輸出數(shù)據(jù)來測量。因此，只能使用原始的，未渲染的傳感器數(shù)據(jù)才能確定數(shù)字靜態(tài)圖片相機(jī)的確切顏色特征。盡管我們使用了一種稍微不同的方法來照亮傳感器，但我們的結(jié)果應(yīng)該被用于評估IEC特征描述方法。