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北京理工大学数码相机性能评测实验二 噪声及色彩还原性测试

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数码相机性能评测实验二 噪声及色彩还原性测试

实验目的： 1、了解数码相机光电转换函数（OECF）测试标版，掌握其使用方法 2、掌握数码相机噪声测试方法 3、了解数码相机色彩还原性测试标板 4、掌握数码相机色彩还原性测试方法

实验要求： 1、使用数码相机拍摄24色标准色卡 2、使用Imatest软件的Colorcheck模块测量数码相机色彩还原性 3、使用数码相机拍摄OECF测试标版 4、使用Imatest软件的Stepchart模块测量数码相机噪声 5、了解Imatest噪声和色彩还原性测试结果的含义 1、使用数码相机拍摄24色标准色卡 2、使用Imatest软件的Colorcheck模块测量数码相机色彩还原性 相机型号 iPhone5 相机设置 自动模式,F/5.0,ISO400,曝光0.01s,FL44.0mm

测试标版 反射

色彩饱和度 129.4%

色差 deltAC corr 平均值 5.95 最大值 14.6 deltAC uncorr 平均值 11.9 最大值 23.4

deltAE 平均值 14.5 最大值 25.8 测试人员 测试日期 2014年11月24日（周一晚）

注: deltAC是不考虑Y信号的色差值，deltAE是包含Y信号的色差值，corr和uncorr分别表示校准值和未校准值，corr加入了对饱和度的考量，更客观。 由表格的数据可知，该iphone5相机的色彩饱和度是129.4%，色差（此处参考deltAC corr）的最大偏移量为14，6平均值为5.95，整体色彩偏移控制得还可以，色彩还原也比较准确。

图一 这是Imatest软件在色差方面的处理结果图

注：这是色表上的区块 #1 - 区块 #18 做一色彩偏离的测试, 圆圈处是相机的实际表现, 方型处则是色表上的理想值,

整个坐标是较大的 CIELAB 色域，而较小的、被灰线画起来的范

围则是相机本身的 sRGB 色域。

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Evaluation versionPurchase at www.imatest.comColorCheckera*b* color error30-Nov-2014 12:39:43Reference: X-Rite (default)Mean camera chroma (saturation) = 129.4%Color errors: C*ab chroma corr: mean = 5.95 ; max = 14.6C*ab uncorr: mean = 11.9 ; max = 23.4E*ab: mean = 14.5 ; max = 25.8W Bal (Zones 2-5) C = 5.2sRGB (D65)IdealCamera181716151413121110987654321a*b*NG.JPG4.0.15 Image Sensor-60-40-20020406080-60-40-20020406080100图二 这是软件在色彩偏移对照方面的处理结果图 注：如下图所示，在每个方格中的最外层区域Zone1原本的色块，里边两层Zone2和Zone3是标明的理想值。在 Zone 1 和 Zone 2 之间, 主要是用来比较曝光的误差。Zone 3 代表色彩的理想值, 比较 Zone 1 及 Zone 3 可以知道在色彩上的偏移情况。 注：在白平衡的误差上, 我们主要是 HSV 色彩模式中的彩度值( 上图褐色数值 ), 以及 Kelvin 的色温值 ( 上图蓝色数值 ) 以及 Mireds( Mireds = 10^6 /(Degrees Kelvin) ) 表示。

（此图用来说明方格的区域划分）

NG.JPGEvaluation versionPurchase at www.imatest.com

Inner squares: ColorChecker reference: with,w/o luminance corr.30-Nov-2014 12:39:43 sRGB Exposure error = 0.07 f-stopsWhite Bal Error:C [HSV Saturation (S)]Degrees K [Mireds]

5.3 [0.067] 6.4 [0.078] 5.8 [0.078] 4.9 [0.091] 3.5 [0.089] 0.5 [0.053] -573 [+14.9] -668 [+17.6] -658 [+17.3] -736 [+19.7] -685 [+18.1] +285 [-6.5 ] Exaggerated White Balance error比较上图中的各方格的区域Zone1和Zone2,发现亮度接近,说明该相机的曝光误差小。比较上图中各方格的区域Zone1和Zone3,发现色彩偏移不大，说明该相机的色彩控制较好。

噪声测试 图三 这是用软件在Colorcheck选项上处理图片NG.Jpg（与色彩还原性测试同一图片），在噪声测评方面的结果

注：左上是色表最后一排的灰阶区块明度位置校正, 蓝色圈圈是理想值, 绿色叉叉是拍摄的实际值；右上角则是浓度的校正；左下区域是色表上最后一排的灰阶区块来测试( 共有6个区块 ), 分别代表从相片的亮部、中间调及暗部, 在 R、G、B、Y 的噪声表现。

NG.JPG00.20.40.60.81Evaluation versionPurchase at www.imatest.com

30-Nov-2014 12:39:43 2918x1928 crop of 3264x2448 pixels

ColorChecker analysisUneven illumination (V)4.0.15 Image Sensor

Gamma = 0.636 = 1/1.57

2nd orderNominal

Pixel lev

e

l

/ 255

1234560.20.40.60.811.2Noise (% of max pixel lvl)

Middle gray (122) noise RGBY % = 0.81 0.69 0.76 0.68

Avg. (zones 2-5) RGBY % = 0.78 0.70 0.74 0.67

Pixel noise: R, G, B, Y (Luminance; gray)normalized to max pixel level (255)

Zone (Row 4; Z 4 is middle gray; 3264 pixels total)

-1.5-1-0.50-1.5-1-0.50Exposure error = 0.07 f-stops1st order

2nd order

Density response & curve fits

Log Exposure ( -Target density )Log (Pixel level / 255)

Selected EXIF data 噪声值（%）

中间调（middle gray）

R色频 0.81 G色频 0.69 B色频 0.76 Y明度 0.68

Avg.noise R色频 0.78 G色频 0.70 B色频 0.74 Y明度 0.67 测试日期 2014年11月24日

由表格可知色表的最后一排的灰阶区的各部平均的噪声表现是这样

的：R色频是0.78%，G色频是0.70%，B色频是0.74%，Y明度是0.67%（可只看 Y 明度的噪声值，但RGB 色频在摄影上仍然有其重要意义，例如，拍人像比较看重R色频，而人像的皮肤大多落在 R 色频）。说明了该相机在噪声处理上表现优异。 图四 这是用软件在Colorcheck选项上处理图片NG.Jpg（与色彩还原性测试同一图片），在噪声测评方面的结果 NG.JPG

-1.2-1-0.8-0.6-0.4-0.20Density response & curve fits

Uneven illumination (V)

30-Nov-2014 12:39:43 3264x2448 pixelsExposure error = 0.07 f-stopsGamma = 0.636 = 1/1.5724-bit color1st order2nd order

Log (Pixel level / 2

5

5)

-1.5-1-0.500.020.030.040.050.060.07Noise: R, G, B, Y (Luminance; gray)in f-stops (scene-referenced)Row 4; zones 6-2Log Exposure ( -Target density )RMS noise (f-stops)BGRYMC00.511.5Row 3 Noise (% of max pixel lvl)Row 3 Pixel noise: R, G, B, Y (Luminance)Normalized to max pixel level (255)00.10.20.30.40.500.51Frequency, cycles/pixelNoise power

Noise spectrum, Row 4 Patch 3 (0.44)

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Camera客观标准测试

Camera客观标准测试

Camera客观标准测试Camera客观标准测试Camera图像效果相关测试项⽬解析度Resolution⾊彩偏差Color Error/饱和度Saturation⽩平衡AWB信噪⽐SNRShading测试（Lens Shading/Color Shading）灰阶Gray Scale/动态范围Dynamic Range曝光偏差Exposure ErrorGammaDensity Range畸变TV-Distortion⾊散Chromatic Aberration视场⾓FOV完成以上测试项⽬需要的测试设备及软件：硬件设备：多光源测试灯箱（可提供D65，TL84，CWF，A，H光等多种光源），⾊温照度测试计，均匀光源（DNP灯箱，亮度可调），各种测试Chart（包括24⾊⾊卡，ISO12233 Chart，21阶灰卡，动态范围测试Chart，18%中性灰卡，畸变测试chart，⾊散测试chart等），⽩板（Diffuser）；⼀、测试软件Imatest，Photoshop⼆、注意事项1、拍摄过程中尽量等摄像头的亮度和颜⾊稳定后再进⾏拍照，尤其是切换光源后；2、建议每个模块项的照⽚都拍两张，便于确认问题；3、照⽚尽量拍正，因为照⽚拍得好坏对测试结果影响很⼤.Imatest界⾯简介测解析⼒直接打开前⼀张MTF测试图⾊彩还原、饱和度、⽩平衡、信噪⽐、曝光、Gamma灰阶、动态范围灰阶、动态范围Shading测试畸变⼀、解析度(Resolution)1.1 测试⽬的：测试⼿机拍照系统的清晰度，包含中⼼解析度和边⾓解析度；1.2 测试设备：12233 Chart ，⾊温照度计；1.3 测试环境：实验室光线照度为>200Lux。

原则上是保持chart表⾯照度均匀的前提下，尽量让测试环境达到最亮，我们实际调试时为了提⾼效率，尽量模拟客户的测试环境。

1.4 拍照步骤：（1）将⼿机Camera调⾄sensor实际分辨率，其余拍照菜单保持默认选项（如EV、Flash等）；（2）将12233 Chart垂直固定在墙上；注：30像素选⽤1X的Chart，130万和200万像素的选⽤2 X的Chart，500万像素的选⽤4 X的Chart，1200万像素以上的项⽬选⽤增强型4X Chart.（3）移动⼿机的位置，保证⼿机摄像头的光轴与ISO12233 Chart平⾯垂直，测MTF值时使ISO12233 Chart中的4：3区域正好落在⼿机的预览画⾯中,如下图1红线框所⽰：图1（4）固定⼿机，待图像稳定后拍照；（5）测线对时，中⼼的解析度测试可⽤上述照⽚，⾓落解析度测试需另外拍两张照⽚。

Camera客观标准测试

Camera客观标准测试

Camera客观标准测试Camera图像效果相关测试项目解析度Resolution色彩偏差Color Error/饱和度Saturation白平衡AWB信噪比SNRShading测试（Lens Shading/Color Shading）灰阶Gray Scale/动态范围Dynamic Range曝光偏差Exposure ErrorGammaDensity Range畸变TV-Distortion色散Chromatic Aberration视场角FOV完成以上测试项目需要的测试设备及软件：硬件设备：多光源测试灯箱（可提供D65，TL84，CWF，A，H光等多种光源），色温照度测试计，均匀光源（DNP灯箱，亮度可调），各种测试Chart（包括24色色卡，ISO12233 Chart，21阶灰卡，动态范围测试Chart，18%中性灰卡，畸变测试chart，色散测试chart等），白板（Diffuser）；一、测试软件Imatest，Photoshop二、注意事项1、拍摄过程中尽量等摄像头的亮度和颜色稳定后再进行拍照，尤其是切换光源后；2、建议每个模块项的照片都拍两张，便于确认问题；3、照片尽量拍正，因为照片拍得好坏对测试结果影响很大.Imatest界面简介测解析力直接打开前一张MTF测试图色彩还原、饱和度、白平衡、信噪比、曝光、Gamma灰阶、动态范围灰阶、动态范围Shading测试畸变一、解析度(Resolution)1.1 测试目的：测试手机拍照系统的清晰度，包含中心解析度和边角解析度；1.2 测试设备：12233 Chart ，色温照度计；1.3 测试环境：实验室光线照度为>200Lux。

原则上是保持chart表面照度均匀的前提下，尽量让测试环境达到最亮，我们实际调试时为了提高效率，尽量模拟客户的测试环境。

1.4 拍照步骤：（1）将手机Camera调至sensor实际分辨率，其余拍照菜单保持默认选项（如EV、Flash等）；（2）将12233 Chart垂直固定在墙上；注：30像素选用1X的Chart，130万和200万像素的选用2 X的Chart，500万像素的选用4 X的Chart，1200万像素以上的项目选用增强型4X Chart.（3）移动手机的位置，保证手机摄像头的光轴与ISO12233 Chart平面垂直，测MTF值时使ISO12233 Chart中的4：3区域正好落在手机的预览画面中,如下图1红线框所示：图1（4）固定手机，待图像稳定后拍照；（5）测线对时，中心的解析度测试可用上述照片，角落解析度测试需另外拍两张照片。

摄像头参数测试指导

摄像头参数测试指导

摄像头测试指导手册一、测试环境及测试条件1、暗室：不能反光、透光、关灯后照度低于1Lx，墙面用18度灰的灰布。

如无特殊规定，为保证摄像设备拍摄测试图卡时能够输出足够的信号，拍摄时测试图卡表面照度范围应在700Lx～1200Lx之间，测试时饱和度和均匀度可根据实际调节，正常测试使用D65光源，光强度不足需使用相同光源补光。

2、在D65光源色温下，测试图卡上任何一点的照度与测试图卡中心照度差不大于10%；在其他色温下，测试图卡上任何一点的照度与测试图卡中心照度差不大于30%，光源应采取必要的遮光措施，防止光源直射镜头。

测试图卡周围应是低照度，以减少炫光，测试时应尽量避免外界光线照射。

测试图卡背景采用黑或吸光型中性灰。

3、测试中可使下列标准色温：D65光源色温6500K、泛光灯色温3400K。

实际测试环境的色温标准偏差应不大于200K，色温从2700k－7500k 可调换。

4、温度20±2℃，相对湿度50±20%。

5、测试距离可根据实际任意调整。

摄像头与图卡距离建议为80-130cm，实际测试中若超过以上范围需要标注。

6、图表放臵：放臵图表时使之与相机的焦点面平行，并且使得横向看时，水平方向的粗框与画面水平框平行。

根据iso12233的规定，拍摄时让图表的有效高度正好占满画面。

实际上完全按照该要求拍摄有一定难度，因此也可拍摄的稍小。

此时，将乘以“整个画面的垂直像素/画面中图表的每有效高度的像素数”进行标定。

7、相机条件设定的原则：根据本标准测量分辨率时，相机参数原则上采用出厂时的设定。

采用出厂设定以外的设定进行测量时必须注明所采用的设定。

若存在根据出厂时的设定无法确定的参数时，厂商将按照该相机的用户最可能使用的设定进行测量，并注明可确定该设定的信息。

曝光条件、对焦、变焦位臵没有特别规定；相机的白平衡必须相对照明光源进行适当调节。

8、测试图卡照明方法图示：图一、测试图卡照明方法二、测试设备标准光源灯；反射式灯光箱；照度计；分光式色度计；反射式光密度计；帧频测试仪；放大镜；显微镜；三脚架；chart板；移动支架；相关夹治具；测试板三、测试图卡1、分辨率测试图卡（ISO12233-2000 Chart）摄像设备的分辨率测试图卡使用ISO 12233-2000 测试图卡，参见ISO 12233-2000.图卡的具体要求应符合ISO 12233-2000 标准。

Camera客观标准测试

Camera客观标准测试

Camera客观标准测试Camera图像效果相关测试项目解析度Resolution色彩偏差Color Error/饱和度Saturation白平衡AWB信噪比SNRShading测试（Lens Shading/Color Shading）灰阶Gray Scale/动态范围Dynamic Range曝光偏差Exposure ErrorGammaDensity Range畸变TV-Distortion色散Chromatic Aberration视场角FOV完成以上测试项目需要的测试设备及软件：硬件设备：多光源测试灯箱（可提供D65，TL84，CWF，A，H光等多种光源），色温照度测试计，均匀光源（DNP灯箱，亮度可调），各种测试Chart（包括24色色卡，ISO12233 Chart，21阶灰卡，动态范围测试Chart，18%中性灰卡，畸变测试chart，色散测试chart等），白板（Diffuser）；一、测试软件Imatest，Photoshop二、注意事项1、拍摄过程中尽量等摄像头的亮度和颜色稳定后再进行拍照，尤其是切换光源后；2、建议每个模块项的照片都拍两张，便于确认问题；3、照片尽量拍正，因为照片拍得好坏对测试结果影响很大.Imatest界面简介测解析力直接打开前一张MTF测试图色彩还原、饱和度、白平衡、信噪比、曝光、Gamma灰阶、动态范围灰阶、动态范围Shading测试畸变一、解析度(Resolution)1.1 测试目的：测试手机拍照系统的清晰度，包含中心解析度和边角解析度；1.2 测试设备：12233 Chart ，色温照度计；1.3 测试环境：实验室光线照度为>200Lux。

原则上是保持chart表面照度均匀的前提下，尽量让测试环境达到最亮，我们实际调试时为了提高效率，尽量模拟客户的测试环境。

1.4 拍照步骤：（1）将手机Camera调至sensor实际分辨率，其余拍照菜单保持默认选项（如EV、Flash等）；（2）将12233 Chart垂直固定在墙上；注：30像素选用1X的Chart，130万和200万像素的选用2 X的Chart，500万像素的选用4 X的Chart，1200万像素以上的项目选用增强型4X Chart.（3）移动手机的位置，保证手机摄像头的光轴与ISO12233 Chart平面垂直，测MTF值时使ISO12233 Chart中的4：3区域正好落在手机的预览画面中,如下图1红线框所示：图1（4）固定手机，待图像稳定后拍照；（5）测线对时，中心的解析度测试可用上述照片，角落解析度测试需另外拍两张照片。