Quando si configura una fotocamera, ci sono un certo numero di modi per rendere l’immagine più luminosa: aumentare il tempo di esposizione, aprire l’iride dell’obiettivo, o Ogni applicazione di solito ha limiti per ogni parametro. Ad esempio, l’aumento del tempo di esposizione può rendere gli oggetti in movimento troppo sfocati per l’immagine. Aprendo l’apertura dell’obiettivo si riduce la profondità di campo della fotocamera (alcuni obiettivi, inoltre, non hanno la possibilità di modificare la loro apertura). E, aumentando il guadagno analogico aumenterà il rumore nell’immagine.

L’esperimento

Nel seguente esperimento impostiamo l’apertura di ogni obiettivo identico su f/16 per creare una scena scura per le telecamere. Abbiamo quindi fotografato un obiettivo di risoluzione con due diverse fotocamere (Lumenera Lt425C e Lumenera Lt965RC) per dimostrare l’impatto della sensibilità di una fotocamera sul tempo di esposizione e sul guadagno necessari per ottenere risultati simili. Poiché abbiamo lavorato con una scena oscurata, saremo anche in grado di osservare l’impatto che gain ha sul rumore.

Di seguito è riportata una tabella che confronta entrambe le telecamere nelle aree rilevanti che sono state esplorate.

La fotocamera Lumenera Lt425C ha pixel più grandi ed è quindi più sensibile della fotocamera Lumenera Lt965RC. Ciò significa che richiede meno luce rispetto al Lt965RC per produrre un’immagine di luminosità simile con le stesse impostazioni della fotocamera.

Di seguito sono riportate due immagini ritagliate del target di risoluzione scattate con ciascuna telecamera. Lo sfondo bianco del bersaglio è evidenziato dal rettangolo rosso nell’immagine di configurazione dell’esperimento sopra. Sono stati entrambi catturati utilizzando un guadagno analogico di 3.2 e un’apertura di f/16. Il tempo di esposizione utilizzato per Lt425C è stato di 23,5 ms e 91 ms per Lt965RC. Un guadagno digitale di 4 è stato aggiunto a entrambe le immagini per aiutare l’occhio umano a vedere i dati visivi.

Come previsto, l’Lt425C produce un’immagine più rumorosa in un periodo di tempo più breve poiché è più sensibile dell’Lt965RC e ha un livello di rumore di lettura più elevato.

Se si verifica una situazione in cui il tempo di esposizione non può superare una certa durata, il guadagno analogico della fotocamera dovrebbe essere aumentato per creare due immagini di risposta corrispondente. Per illustrare questo, il tempo di esposizione del Lt965RC è stato impostato su 23,5 ms e il suo guadagno è aumentato a 9.2 per mantenere lo stesso livello di luminosità della scena della prima immagine catturata da Lt425C. I risultati di queste modifiche possono essere visti di seguito nell’immagine ritagliata della stessa area vista nelle immagini precedenti (guadagno digitale di 4 aggiunto, ancora una volta).

Confrontando tutte e tre le immagini, si può vedere che quando il guadagno viene aggiunto a un’immagine anche il rumore viene amplificato. Ciò è visto numericamente dall’aumento dell’intervallo tra i valori minimi e massimi dei pixel e dalla varianza dell’immagine.

I risultati

I risultati dell’esperimento mostrano che l’aumento del guadagno di una telecamera aumenterà il rumore nell’immagine. A seconda dell’applicazione, questo potrebbe essere un compromesso accettabile in base ai requisiti dell’apertura e della velocità dell’otturatore della fotocamera. L’unico modo per ridurre ulteriormente il rumore è quello di selezionare effettivamente una fotocamera con meno rumore.

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