Оценка эффективности измерений шумов фотосенсоров цифровых камер методами автоматической сегментации неоднородной сцены и стандартным методом EMVA 1288

Рассмотрена актуальная для современной фототехники задача характеризации используемых цифровых камер – определение их шумовых характеристик. Освещены вопросы ограничения точности данных, получаемых с помощью цифровых камер, связанные с шумом фотосенсоров. Дан сравнительный анализ двух методов характеризации: стандартного метода на основе стандарта Европейской ассоциации машинного зрения EMVA 1288 и оперативного метода на базе автоматической сегментации неоднородной сцены. Исследованы шумовые характеристики фотосенсоров цифровых камер различного назначения: камеры технического зрения PixeLink PL-B781F, камеры для научных исследований Retiga R6 и бытовой камеры Canon EOS M100. Проанализированы полученные значения точности, скорости расчётов и реализации методов. Показано, что при оценке временны́х шумов метод автоматической сегментации неоднородной сцены не уступает по точности стандартному методу и может быть реализован за существенно меньший промежуток времени даже с учётом дополнительных снимков для повышения точности.

1. Handbook of Practical Astronomy, ed. G. Roth, Springer, 2009, 736 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-76379-6

2. Stuurman N., Ronald D., Biol. Bull., 2016, vol. 231, no. 1, pp. 5–13. https://doi.org/10.1086/689587

3. Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM), ed. O. Pianykh, Springer, 2012, 602 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-10850-1

4. Thaker A., Patel S., Solanki P., Planetary and Space Science, 2020, vol. 184, pp. 104856. https://doi.org/10.1016/j.pss.2020.104856

5. Cerrato-Alvarez M., Frutos-Puerto S., Miró-Rodríguez C., Pinilla-Gil E., Microchem. J., 2020, vol. 154, pp. 104535. https://doi.org/10.1016/j.pss.2020.104856

6. Cai F., Wang T., Lu W., Zhang X., Optik, 2020, vol. 207, pp. 164449. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.164449

7. Mai H., Le T., Computer Optics, 2020, vol. 44, no. 2, pp. 189–194. https://doi.org/10.18287/2412-6179-CO-604

8. Cheremkhin P., Evtikhiev N., Krasnov V., Kulakov M., Kurbatova E., Molodtsov D., Rodin V., Proceedings of SPIE, 2016, vol. 9889, pp. 98891M. https://doi.org/10.1117/12.2227767

9. Кулеш В. П. Особенности применения видеограмметрии в экспериментальной аэродинамике // Измерительная техника. 2018. № 11. С. 40–45. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-11-40-45

10. Евтихиев Н. Н., Краснов В. В., Кузьмин И. Д., Молодцов Д. Ю., Родин В. Г., Стариков Р. С., Черёмхин П. А. Оптическое кодирование QR-кодов в схеме с пространственнонекогерентным освещением на базе двух микрозеркальных модуляторов света // Квантовая электроника. 2020. Т. 50, № 2. С. 195–196. https://doi.org/10.1070/QEL17139

11. Абрамов А. Д., Никонов А. И. Измерение параметров микрорельефа на основе корреляционного метода обработки изображений исследуемых поверхностей // Измерительная техника. 2018. № 11. С. 36–39. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-11-36-39

12. Мочалов А. А., Вараксин А. Ю., Арбеков А. Н. Измерения полей скорости нестационарных воздушных вихрей методом анемометрии по изображениям частиц // Измерительная техника. 2019. № 3. C. 37–41. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2019-3-37-41

13. European Machine Vision Association, EMVA Standard 1288 Standard for Characterization of Image Sensors and Cameras, Release 3.1, 2016. URL: http://www.emva.org/cms/upload/Standards/(датаобращения:12.12.2020).

14. Rakhshanfar M., Amer M., IEEE Trans. Image Process, 2016, vol. 25, no. 9, pp. 4175–4184. https://doi.org/10.1109/TIP.2016.2588320

15. Fundamentals of Image Processing, ed. I. T. Young, J. J. Gerbrands, L. J. van Vliet, Delft, Delft University of Technology, 2007, 113 p.

16. Varuna De Silva, Viacheslav Chesnokov, Daniel Larkin, Proceedings of Electronic Imaging, Digital Photography and Mobile Imaging XII, San-Francisco, USA, February 14–18, 2016, Society for Imaging Science and Technology, 2016, pp. 1–5. https://doi.org/10.2352/ISSN.2470-1173.2016.18.DPMI-249

17. Cheremkhin P., Evtikhiev N., Starikov S., Krasnov V., Rodin V., Optical Engineering, 2014, vol. 53, no. 10, pp. 102107. https://doi.org/10.1117/1.OE.53.10.102107

18. Foi A., Alenius S., Katkovnik V., Egiazarian K., IEEE Sensors Journal, 2007, vol. 7, pp. 1456–1461. https://doi.org/10.1109/JSEN.2007.904864

19. Cheremkhin P., Evtikhiev N., Krasnov V., Rodin V., Starikov R., Starikov S., Proceedings of SPIE, 2015, vol. 9648, pp. 96480R. https://doi.org/10.1117/12.2194979

20. Grunwald M., Laube P., Schall M., Umlauf G., Franz M., Proceedings of SPIE, 2017, vol. 10395, pp. 103950. https://doi.org/10.1117/12.2272559