Способ оперативной точной оценки спектральных характеристик чувствительности цифровых фотокамер

Способ оперативной точной оценки спектральных характеристик чувствительности цифровых фотокамер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к методам испытания цифровых фотокамер, являющихся конструктивно оформленными изделиями, готовыми к непосредственному применению по назначению.

Известен метод определения относительной спектральной характеристики чувствительности фотоэлектрических полупроводниковых приемников излучения и фотоприемных устройств на их основе (Приемники излучения полупроводниковые фотоэлектрические и фотоприемные устройства. Методы измерения фотоэлектрических параметров и определения характеристик [Текст]: ГОСТ 17772 - 88. - Введ. - 1988 - 06 - 29. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 64 с.), заключающийся в том, что излучение оптического диапазона от эталонного источника через модулятор или минуя его, подается на монохроматор; с выходов монохроматора монохроматическое излучение, последовательно на длинах волн λ₁, λ₂, λ₃, … λ_n подается на эталонный и испытуемый приемники излучения, соединенные с усилительными приборами, которые, в свою очередь, подключены к регистрирующим приборам; по результатам полученных показаний регистрирующих приборов вычисляются дискретные значения относительной спектральной характеристики на длинах волн λ₁, λ₂, λ₃, … λ_n, по которым строится ее график.

Данный метод имеет ряд недостатков, заключающихся в:

- относительно больших временных затратах, обусловленных необходимостью многократной перестройки монохроматора и фиксации соответствующих показаний регистрирующих приборов;

- необходимости проведения многократных вычислений;

- невозможности его применения для определения спектральных характеристик фотоприемных устройств, представляющих собой конструктивно оформленные изделия, готовые к непосредственному применению по назначению.

Известен метод предварительной быстрой оценки спектральной чувствительности приемников излучения с использованием набора светоизлучающих диодов (Коваль С.Т., Цушко П.Н. Определение спектральных характеристик приемников излучения с использованием набора светоизлучающих диодов [Текст] / С.Т. Коваль, П.Н. Цушко // Вiсник НТУУ «КПI». Приладобудування: збiрник наукових праць. - 2010. - Вип. 40. - С. 54-63.), заключающийся в том, что вместо эталонного источника излучения, модулятора и монохроматора используются набор из ограниченного количества светоизлучающих диодов, каждый из которых имеет узкий спектр излучения с максимумами, расположенными на различных длинах волн. Светоизлучающие диоды, включаясь попеременно, формируют фотосигнал на выходе испытуемого приемника излучения, по величине которого определяется спектральная чувствительность. Различие в мощностях излучения используемых светоизлучающих диодов устранено варьированием питающего напряжения для каждого светоизлучающего диода, а также введением поправочных коэффициентов в расчетные формулы.

Недостатками данного метода являются:

- необходимость проведения относительно сложных вычислений;

- невозможность его применения для предварительной быстрой оценки спектральных характеристик фотоприемных устройств, представляющих собой конструктивно оформленные изделия, готовые к непосредственному применению по назначению.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является один из вариантов калибровки функции цветопередачи устройств формирования изображения (цифровых камер, сканеров, цветных копировальных аппаратов, цветных периферийных устройств и т.д.), описанный в патенте США (US 20060098096 А1, 11.05.06.), предусматривающий использование излучающих диодов с различными спектральными характеристиками в качестве источников оптического излучения, создающих пространственное распределение дискретных спектральных светимостей (плотностей излучения) в заданных границах спектрального диапазона.

Недостатками данного способа являются:

- сложность системы формирования изображения и устройства реализующего алгоритмы управления его работой;

- в описании способа отсутствует информация о последовательности выполняемых операций, необходимых при использовании системы формирования изображения в интересах оценки спектральных характеристик чувствительности цифровых фотокамер, являющихся конструктивно оформленными изделиями, готовыми к непосредственному применению по назначению.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка свободного от указанных недостатков способа оперативной точной оценки спектральных характеристик чувствительности цифровых фотокамер, являющихся конструктивно оформленными изделиями, готовыми к непосредственному применению по назначению.

Техническим результатом, который достигается при решении данной задачи, является возможность точной оценки спектральных характеристик цифровых фотокамер без существенных временных затрат при помощи относительно несложного устройства.

Данная задача решается за счет применения специального тестового объекта на основе излучающих диодов включенных одновременно, создающего пространственное распределение дискретных спектральных светимостей (плотностей излучения) одинаковой интенсивности в заданных границах спектрального диапазона и выполнении последовательности операций, направленных на извлечение информации о спектральной характеристике цифровой фотокамеры из цифрового снимка тестового объекта.

Принцип работы изобретения

В плоскости тестового объекта 1 размещают несколько излучающих диодов с диффузно-рассеивающими оптическими системами (например, 2, 3, … 8) (фиг. 1) и различными спектральными характеристиками (длиной волны, на которую приходится максимум излучения: λ₂, λ₃, … λ₈, причем λ_i<λ_i+1).

Нормируют силу излучения I излучающих диодов 2, 3, … 8) относительно меньшего значения (фиг. 2) путем подбора уровней подводимой к излучающим диодам электрической мощности (силы тока) или путем подбора ослабляющих оптических фильтров.

Переводят цифровую фотокамеру в режим «монохромный».

Устанавливают цифровую фотокамеру напротив тестового объекта и добиваются (путем изменения поля зрения (зуммирования) или перемещения фотокамеры относительно тестового объекта) полного вписания его изображения в кадр (контролируя с помощью видоискателя, встроенного монитора или внешнего устройства отображения информации).

При отсутствии функции автофокусирования у цифровой фотокамеры осуществляют фокусировку в ручном режиме.

Включают питание тестового объекта (подают питание на излучающие диоды).

В ручном режиме осуществляют изменение экспозиции цифровой фотокамеры, добиваясь максимальной яркости изображения только одного излучающего диода (контролируя с помощью видоискателя, встроенного монитора или внешнего устройства отображения информации).

Делают цифровой фотокамерой снимок тестового объекта.

Файл - снимок тестового объекта (фиг. 3) открывают в графическом редакторе.

Проводят анализ изображения тестового объекта при помощи инструмента «пипетка» (определяют яркости изображения каждого излучающего диода) (фиг. 4 - фиг. 10).

Определяют коэффициенты использования цифровой фотокамерой излучения каждого излучающего диода путем осуществления нормировки яркостей изображения каждого излучающего диода относительно изображения излучающего диода с максимальной величиной яркости:

К2 = 77 / 255 = 0,30	(фиг. 4, фиг. 7);
К3 = 95/ 255 = 0,37	(фиг. 5, фиг. 7);
К4 = 178 / 255 = 0,70	(фиг. 6, фиг. 7);
К5 = 255 /255 = 1,00	(фиг. 7);
К6 = 150 / 255 = 0,59	(фиг. 8, фиг. 7);
К7 = 41 / 255 = 0,16	(фиг. 9, фиг. 7);
К8 = 28 / 255 = 0,11	(фиг. 10, фиг. 7).

Строят зависимость вида S_отн(λ_i), вариант которой показан на (фиг. 11). Таким образом, предложенный способ позволяет оценивать спектральные характеристик чувствительности цифровых фотокамер, являющихся конструктивно оформленными изделиями, готовыми к непосредственному применению по назначению, при этом достигаются поставленные задачи:

- система формирования изображения упрощается до уровня тестового объекта, который после калибровки не нуждающегося в управлении;

- предложена последовательность выполняемых операций, необходимых при использовании тестового объекта в интересах оценки спектральных характеристик чувствительности цифровых фотокамер, являющихся конструктивно оформленными изделиями, готовыми к непосредственному применению по назначению.

Способ оперативной точной оценки спектральных характеристик чувствительности цифровых фотокамер, являющихся конструктивно оформленными изделиями, готовыми к непосредственному применению по назначению, при котором размещают несколько излучающих диодов с различными спектральными характеристиками в плоскости тестового объекта, переводят цифровую фотокамеру в монохромный режим, в ручном режиме осуществляют изменение экспозиции цифровой фотокамеры, добиваясь максимальной яркости изображения только одного излучающего диода, делают цифровой фотокамерой снимок тестового объекта, отличающийся тем, что: снимок тестового объекта открывают в графическом редакторе, определяют яркости изображения каждого излучающего диода тестового объекта при помощи инструмента «пипетка», определяют коэффициенты использования цифровой фотокамерой излучения каждого излучающего диода путем осуществления нормировки яркостей изображения каждого излучающего диода относительно изображения излучающего диода с максимальной величиной яркости, по значениям которых стоят относительную спектральную характеристику чувствительности фотокамеры.