Измерение объективных характеристик видеооборудования - Измерение объективных характеристик видеооборудования
Измерение объективных характеристик видеосигнала в видеооборудовании имеет в настоящее время достаточно большое значение. Особенно часто такая необходимость возникает в последнее время, когда реальные технические характеристики начинают смешивать с рекламными ходами и маркетинговыми проектами.
Видеооборудование характеризуется достаточно большим количеством различных характеристик, и все мы их в данной статье не сможем рассмотреть, поэтому давайте поговорим о наиболее часто называемых в технической документации и проспектах характеристиках.
В первую очередь это:
- 1) Количество кадр/сек - данная характеристика наиболее проста и чаще всего соответствует действительности, поэтому ее измерять не имеет большого смысла. 2) Чувствительность - чаще всего выражается в люксах, (что почти всегда неправильно по физическому смыслу), поскольку нужно указывать интегральную чувствительность приемника. Однако, об этом написано достаточно много (в том числе и автором статьи). Измерять интегральную чувствительность приемника дело достаточно сложное и трудоемкое, поэтому данная операция возможно только в условиях специализированных лабораторий. Как правило, чувствительность связана с параметром "количество кадр/сек". 3) Динамический диапазон - характеристика, дающая представление о допустимых диапазонах сцены наблюдения. Обычно измеряется в дБ, а поскольку дБ имеют логарифмическую зависимость, то данный параметр служит для грубой оценки величины. 4) Разрешение в пикселях - не дает точное представление о параметре. 5 Мп матрица может дать реальное разрешение (способность отображать мелкие детали изображения) меньше чем 3 Мп матрица. Количество пикселов характеризует потенциальную возможность по разрешению, но не факт, что она может быть достигнута в конкретной реализации и конкретных условиях наблюдения (например, при недостаточном освещении). Данный параметр является справочным и пользователем не измеряется. 6) Разрешение В ТВЛ (телевизионных Линиях) остается наиболее объективной характеристикой оценки качества изображения (причем с точки зрения автора этот подход остается верным и для измерения параметров мегапиксельных цифровых видеокамер). Чаще всего проверка осуществляется с помощью неподвижно установленных различных тестовых таблиц. Очень часто такие измерения осуществляются визуально, что накладывает значительный субъективизм при измерениях. В шутку я говорю, что когда я принимаю работу, то обычно не могу разобрать более 300 ТВЛ, а когда сдаю - всегда вижу 500 ТВЛ.
Обычно используют статические тестовые таблицы (см. рис. 1)
Рис. 1 Статическая тестовая таблица 0249
Однако, более объективную картину может дать вращающаяся таблица (см. рис 2.) Данный метод определения разрешения более сложен по исполнению, но позволяет более корректно оценивать реальные характеристики видеооборудования. Для реализации этого метода необходимо создать диск, вращающийся с известной фиксированной или изменяемой скоростью.
Рис. 2. Динамическая тестовая таблица
Для объективности измерений количество ТВЛ, нужно использовать цифровые осциллографы (типа TDS-2024) с возможностью выделения той или иной строки в кадре видеоизображения. При этом необходимо условиться о допустимой глубине модуляции, поскольку с ростом количества ТВЛ падает глубина модуляции (см. рис.3). Обычно за точку отсчета принимают 10% значение модуляции.
Часто для визуального увеличения количества ТВЛ стараются обострить переход с черного поля на белое поле, что приводит к появлению "шарпинга" (размазыванию границы перехода, см. рис. 10-12).
Рис. 3. Штриховые миры с различными ТВЛ (максимальное количество ТВЛ у нижней миры, соответственно у ней будет и наименьшая глубина модуляции)
Примечание. Глубина модуляции М:
,
Где: ЕОб - освещенность объекта, ЕФ - освещенность фона
Рис. 4. Измерение глубины модуляции с помощью осциллографа
- 7) Видимые артефакты и точность цветопередачи определяются визуально (данный вид измерений практически не поддается инструментальному измерению). 8) Соотношение Сигнал/шум, (одна из основных качественных характеристик видеосигнала). Различают темновой шум и световой шум (или дробовый).
Примечание. Определение дробового шума.
Ввиду статистических флуктуаций количество фотонов, падающих на поверхность заданной площади за заданный промежуток времени, варьируется числом принятых фотонов. Это явление называется световым шумом или дробовым шумом фотонов. Дробовый шум присутствует только при освещении фотоприемника.
Темновой шум - собственный шум устройства. Основная причина возникновения темнового тока - это примеси в кремниевой пластине или повреждение кристаллической решетки кремния. Чем чище кремний, тем меньше темновой ток. На темновой ток оказывает влияние температура элементов камеры (тепловый шум), электромагнитные наводки, как внешние, так и внутренние, от самой камеры и т. д. Обычно при увеличении температуры на 6-8 градусов значение темнового тока удваивается.
Соотношение сигнал/шум - основная характеристика практически для любого электронного устройства (видеооборудование не является в этом случае исключением).
Основная трудность в определении соотношения сигнал/шум заключается в отсутствии общепринятых методик определения этого соотношения и простых доступных средств измерения.
Поэтому подробно остановимся на них.
Автору известно несколько методик таких измерений: с помощью программ "imageJ", "Adobe Photoshop" и с помощью осциллографа с возможностью выбора строки в кадре "TDS-2024".
Далее приведем методику измерения, которая предложена сотрудниками компании "Basler AG" Кристофером Черановски и Михаэлем Швером.
Данная методика показалась интересной, и что главное, общедоступной.
В основе этих измерений находится свободно распространяемая программа анализа измерений изображений "imageJ" (см. рис 5-10). Скачать данную программу можно на различных сайтах, например soft. mydiv. net /Windows/ImageJ. Данная программа предназначена в своей основе для исследования изображения в микробиологии, и она обладает гораздо большими возможностями по обработке изображения, чем указано в данной статье.
Соотношение сигнал/шум (далее С/Ш=SNR) в данной программе вычисляется по формуле (1):
SNR=[mean(светлое)-mean(черное)] / StdDev(светлое) (1)
Mean(светлое) - среднее арифметическое значение пикселов сигнала в выделенном белом квадрате (см. рис. 6).
Mean(черное) - среднее арифметическое значение пикселов сигнала в выделенном в черном квадрате (см. рис. 7).
StdDev(светлое) - среднеквадратичное отклонение пикселов сигнала в выделенном белом квадрате.
Примечание.
Среднеквадратическое отклонение:
(2)
- среднее арифметическое выборки:
(3)
- i-й элемент выборки; - объем выборки.
Рис. 5. Построение гистограммы в программе imageJ (комбинация клавиш Ctrl+H)
Рис. 6
Рис. 7
Произведем вычисление:
SNR=[mean(светлое)-mean(черное)] / StdDev (светлое)
SNR=[191, 523-57, 760]/2, 889=46, 3 (соотношение сигнал/шум маловато, но сколько получилось)
Рис. 8. Построение профиля в программе imageJ (комбинация клавиш Ctrl+K) (ширина пиксела 1 бит, что позволяет визуально оценивать уровень шума)
Рис. 9. Построение профиля в программе imageJ (комбинация клавиш Ctrl+K) (ширина пиксела 1 бит, что позволяет визуально оценивать уровень шума)
Рис. 10. Построение профиля c черного поля на белое поле в программе imageJ (комбинация клавиш Ctrl+K) (эффект шарпинга)
Рис. 11. Построение профиля c черного поля на белое поле с помощью осциллографа (эффект шарпинга)
Рис. 12. "Гостированное" значение переходной характеристики с черного поля на белое поле (шарпинг)
Аналогичные измерения можно сделать и с помощью широко известной программы "Adobe Photoshop" см. формулу (4) и рис. 13-14.
SNR=[среднее(светлое)-среднее(черное)] / отклонение (светлое) (4)
SNR= [189, 39 - 57, 26] / 2, 93=45, 01
(полученное значение близко к результатам, полученным в программе imageJ)
Рис. 13
Рис. 14
Похожие статьи
-
Обработка результатов прямого измерения - Измерение объективных характеристик видеооборудования
При проведении измерений хорошим тоном считается указание погрешности измерений (поскольку мы не можем измерять с абсолютной точностью величины) и...
-
1) Зафиксируем переход с черного поля на белое поле (или наоборот), см. рис.15 Рис. 15 2) Измерим амплитуду шума на черном поле, см. рис.16 (в данном...
-
К числу основных операций выполняемых при поверке гетеродинных анализаторов спектра (АС), относят определение следующих технических характеристик:...
-
Методы измерения передаточных и оптических характеристик приведены в табл. 2. Таблица 2. Методы измерения передаточных и оптических характеристик...
-
Измерение характеристик оптического кабеля - Проект сети широкополостного доступа по технологии FTTB
Перед строительством ВОЛС существляется входной контроль строительных длин: внешний осмотр кабеля и измерение его оптических характеристик. В ходе...
-
Эксплуатационные ограничения ОСН сохраняет работоспособность в условиях открытой атмосферы влажностью от 0 до 100% и при температуре от -40 до +40...
-
Динамические характеристики - Преобразователь пьезоэлектрический
-характеристики инерционных свойств СИ, определяющие зависимость выходного сигнала от меняющихся во времени величин: параметров входного сигнала, внешних...
-
Определение чувствительности производится с помощью измерительного генератора, уровень входного сигнала которого или нормирован с допускаемой для поверки...
-
Оценка частоты гармонических сигналов на основе анализа амплитудно-частотной характеристики процесса
Оценка частоты гармонических сигналов на основе анализа амплитудно-частотной характеристики процесса Бордюков Антон Геннадьевич, Аспирант...
-
Первичные сигналы электросвязи и их характеристики. - Основы техники связи
Электрический сигнал, получаемый на выходе преобразователя сообщения (см. рисунок 2.1, глава 2), называется первичным сигналом электросвязи. Параметр...
-
Оценка неэнергетических параметров - Измерения параметров сигнала
Сигнал зависит от какого-либо неэнергетического параметра А , которым может быть задержка сигнала или смещение частоты (эффект Доплера в радиолокации)....
-
Построение экономической характеристики автомобиля - Расчет эксплуатационных показателей автомобиля
Построение экономической характеристики ведут в следующей последовательности: -строят график мощностного баланса автомобиля (для карбюраторных двигателей...
-
Этот способ повышения точности измерений целесообразен при доминирующих систематических составляющих погрешности средств измерений. Так для термопар и...
-
Измерители амплитудно-частотных характеристик (характериографы) - Оcновы радиоэлектроники
Применение характериографов позволяет заменить довольно длительный и трудоемкий процесс снятия по точкам амплитудно-частотных характеристик с помощью...
-
Измерение частоты - Оcновы радиоэлектроники
Измерение частоты является одной из важнейших задач, решаемых в радиоэлектронике, так как, с одной стороны, частота является одной из основных...
-
Изучение устройства, принципа действия и применения измерительных генераторов, осциллографов, вольтметров, частотомеров. Краткие теоретические сведения...
-
Приближенная напорная характеристика насоса может быть построена на основе уравнения энергии (Эйлера и Бернулли): , Где - коэффициенты, зависящие от...
-
В данной дипломной работе был спроектирован алгоритм расчета и программа, позволяющая рассчитывать некоторые характеристики нерегулярных...
-
Описание блок-схемы программы (рис. 3.1). Блок № 1 - начало программы. В этом блоке происходит инициализация всей программы, создание основного и...
-
Переходим от передаточной функции H(z) к H( заменяем H( Где Введем замену: = 0.038913 Произведем расчеты частоты коэффициентов A, B, D, F, получим:...
-
Тягово-скоростные характеристики автомобиля - Расчет автомобиля Урал-4320
Тягово-скоростные характеристики, к которым относятся скорость движения, тяговые усилия на ведущих колесах и динамический фактор автомобиля, определяются...
-
Определяем общее число пролетов на магистрали: ; (5.1[3]), Где Lмаг - общая длина ЦРРЛ; Lпрол - длина пролета. Подставляя числовые значения в (5.1[3]),...
-
Амплитудно-частотная характеристика цепи рассчитывается по формуле 2.1 (2.1) АЧХ рассчитываются на частотах, кратных частоте следования периодического...
-
Измерения проводятся бригадой операторов в составе: трех дикторов: двое мужчин и одна женщина (далее Д1, Д2 и Д3); трех аудиторов: двое женщин и мужчина...
-
Измерения узнаваемости голоса диктора методом парных сравнений проводит бригада операторов в составе: пяти дикторов: трех мужчин и двух женщин (далее Д1,...
-
На втором этапе измерений речи артикуляционным методом проводится цикл измерений. Цикл измерений включает в себя результат приема всех аудиторов от всех...
-
Статические характеристики аналоговых коммутаторов - Аналоговые коммутаторы
Сопротивление в открытом (включенном) состоянии. Ключи КМОП, работающие от относительно высокого напряжения питания (например, +15 В), будут иметь малые...
-
Сами элементы, на которых строятся активные фильтры, подвержены изменениям вследствие перемен окружающей среды (например, температуры и влажности) и...
-
В настоящей главе анализируются особенности методов, основанных на вычитании амплитудных спектров, для очистки речевых сигналов от стационарных и...
-
До появления лазеров при метрологических, геофизических и геодезических измерениях гравитационного поля Земли применяли гравиметры, принцип действия...
-
Перевозки автомобильным транспортом включают в себя грузовые и пассажирские перевозки. Классификация грузов отражает те их свойства, которые определяют...
-
При реализации некоторых устройств аппаратуры связи, работа которых основана на использовании нелинейных электрических цепей (элементов) и...
-
Фоны, их общая характеристика - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
Основные свойства фонов рассмотрим для классов ОЭС, работающих на естественных оптических трассах в приземном слое воздуха, с авиационных и космических...
-
Экспериментальная схема лабораторной работы приведена на рис. 6. На вход линии задержки подключаются либо генератор синусоидальных сигналов, либо...
-
При расчете любого типа фильтра вычисляют нормированные частотные характеристики ФНЧ-прототипа, а затем, используя преобразование частоты, конструируют...
-
Климатические и механические воздействия, устанавливаются для нормальных или рабочих условий применения и предельных условий транспортирования (ГОСТ...
-
СЭл. Трл. 3 = СЭл. Рез + СЭл = 480982 + 1938218 = 2419200 /грн/год/; СТ, Трл. 3 = СТ, Рез + СТ = 2419200 + 1310301 = 3729501 /грн/год/. Суммарная...
-
- Коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором (6 - 341,[1]) : - Коэффициент...
-
Изучение характеристик логических элементов ТТЛ
Предварительные расчеты ,,,, , , , , , , , . Для схемы 1 1) напряжение отпирания транзистора Для кремниевых транзисторов напряжения отпирания равно 0.7В...
-
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПАМЯТИ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Полупроводниковая память имеет большое число характеристик и параметров, которые необходимо учитывать при проектировании систем: 1. Емкость памяти...
Измерение объективных характеристик видеооборудования - Измерение объективных характеристик видеооборудования