测试课堂第七讲 | 细节纹理测试与分析

1 | 基础概念

纹理(Texture)

纹理(Texture),通常意味着对来自于物体表面质量的视觉和触觉体验。

细节纹理(Detail texture)

细节纹理是指中高空间频率的图像内容,比如树叶、草和织物。任何高频纹理特征的空间尺寸小于通过非线性噪声处理和彩色滤波器阵列(CFA)插值算法评估为边缘的尺寸范围。也可以理解为在图像场景中物体的纹理细节展现,是评判图像质量优劣的标准之一。若图像细节纹理丢失也意味着图像在密集纹理处丢失了部分高频信息。

细节纹理有时被误认为图像噪声,因此会从图像中错误地删除。这在低光成像中可能是一个问题,在低光成像中,模拟和数字增益应用于图像处理,增加了不良噪声。因此,用降噪来平滑噪声,但这样会在某种程度会抹除细节。

图1左图1右

纹理细节和纹理细节弱化的现象对比(如上图1所示),左侧的图像是未经更改的相机拍摄的一部分,右侧的图像是经过降噪算法处理后的同一图像。观察右侧图像中树叶的细节损失,相对来看,左侧图像中存在更多纹理细节。然而,请注意,在两幅图像中,彩色目标的边缘仍然不受噪声清除算法的影响。

2 | 影响细节纹理的因素

清晰度(Sharpness)

清晰度是衡量图像质量重要因素之一,一定程度上反映了成像设备表达细节信息的能力,相机的分辨率与此密切相关。

对比度(Contrast ratio)

对比度是指画面的明暗反差程度。增加对比度,画面中亮的地方会更亮,暗的地方会更暗,明暗反差增强。

锐化(Sharpening)

锐化是增强画面清晰度的手段之一,它使物体边缘处的反差增大,黑边更黑,白边更白,使人感觉纹理更加突出,产生清晰度增加的感觉,但本身无法增加画面细节。

降噪处理(Denoise Processing)

降噪处理,尤其是对弱光区域和高频降噪,会影响细节纹理的响应。

3 | 增强细节纹理的优缺点

  优点(Advantages) 

比较好的纹理

可以让画面中的中高频信息、纹理显得反差强烈,从而在画面中更加突出。一张纹理、边缘清晰的照片,会显得更有质感,整体细节更丰富。

  缺点(Disadvantages) 

图中窗户和木瓦被强烈锐化,
松树灌木的纹理已经完全丢失

适当锐化可以加强轮廓和边缘的锐利度,增强画面清晰度;但过度锐化会使图像失真厉害,细节纹理丢失明显。

若去噪参数过大,会导致图像模糊,图像细节纹理丢失明显。

4 | 测试卡推荐

针对细节纹理测试,我们可以通过在图像实验室内拍摄专业的枯叶图测试卡,经过软件分析后得到相应的结果数据,进而评估成像设备的细节纹理响应能力,具体可以参考MTF和Acutance客观指标。测试卡分为透射式和反射式,常见的有:

彩色枯叶图-Dead Leaves黑白枯叶图-Dead Leaves
 彩色硬币图-Spilled Coin   黑白硬币图-Spilled Coin
随机图-Random Chart

5 | 测试流程

1.设备选用

LE007反射面光源黑白落币(枯叶)测试卡 

2.将黑白落币(枯叶)测试卡吸附在中性灰色背板上,左右居中、水平平齐;

3.调整光源色温及亮度等级到目标值(6500K,800Lux),整个图卡的表面照度均匀性需达到90%以上;

4.将设备固定在夹具中,需检查设备镜头有无脏污,若有则需使用镜布进行擦拭,若镜头损坏则需更换设备;

5.将三脚架、云台调平,调整画面,图像画面左右居中,画面占比建议在1/2到2/3之间;镜头表面和测试卡表面相对平行且画面上下、左右对称;

6.使用激光测距仪测量摄像头到测试卡表面的距离,并记录;

7.拍摄时,先进行镜头遮挡,重新触发3A,等画面稳定后进行拍摄,建议拍摄3张样本图像。

6 | Imatest分析与解读

1.打开imatest软件,点击随机图/枯叶图模块;

2.选择需要分析的图像,点击打开;

3.选择读取分离文件,点击是的;

4.调整ROI选框,使分析区域位于灰阶块内,点击继续;

5.在设置页面中选择图卡类型;

6.计算区段可选择8,计算半径可选择64;

7.根据需求选择MTF单位,视频以LW/Picture Height为例;

8.点击更改读出显示,视频以读取MTF50和MTF50P的结果为例;

9.点击Acutance/SQF选项,根据需求选择CPIQ预设值,视频以Cell Phone为例,点击确认;

10.勾选显示的结果绘图;

11.点击确定进行分析;

12.勾选需要保存的结果图像,点击是的。

7 | Imatest结果分析

1.打开SFR(MTF)结果图像,读取MTF50和MTF50P的结果值,同时可参考8个区段的结果值;

2.打开CPIQ Acutance 结果图像,查看Acutance的结果,结果值越高越好。

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