IPC信噪比測(cè)試SNR

1、信噪比測(cè)試SNR背景介紹除卻解像力和色彩還原力之外，信噪比（S/N）、動(dòng)態(tài)范圍（DynamicRange）以及白平衡（WB）也是常被拿來(lái)衡量一部攝像機(jī)的比較標(biāo)準(zhǔn)。其中信噪比（S/N）或稱噪音抑制能力（NoiseReduction）占影響畫質(zhì)表現(xiàn)相當(dāng)大的比重，尤其是長(zhǎng)時(shí)間曝光拍照時(shí)，例如：夜景或是黎明黃昏時(shí)分，數(shù)字影像常常因?yàn)樵朦c(diǎn)這一項(xiàng)敗給了傳統(tǒng)底片。我們可以將攝像機(jī)蓋上鏡頭蓋來(lái)簡(jiǎn)單地觀察噪點(diǎn)情況，也可以借助一些手段來(lái)定量的檢測(cè)出來(lái)。下面就介紹一下用Imatest這套軟件檢測(cè)和評(píng)估噪點(diǎn)的方法。IMATEST軟件簡(jiǎn)介Imatest是一款專門對(duì)數(shù)碼相機(jī)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試的軟件包，能測(cè)試Resoluti

2、on、ColorAccuracy、LensShadingAndColorShading、AWB、GrayScale、DynamicRange、TV-Distortion、SNR.等。是目前最權(quán)威的成像分析軟件。其主界面如下圖所示Imatest提供了多組Noise噪音測(cè)試方式，包括由ISO12233、Q-13與ColorChecker所構(gòu)成，方便使用者檢查各個(gè)階段相機(jī)噪音表現(xiàn)。ColorChecker色表簡(jiǎn)介ColorChecker色表由上而下、由左而右，它總共有四排、24個(gè)格子，如圖所示我們通常會(huì)給予編號(hào)#1-#24，他們?cè)跀z影上其實(shí)有重要的涵義，例如：#1可以代表darkskin,#2可以代

3、表lightskin,跟膚色相關(guān)。第三排的#13-#18,是幾個(gè)相當(dāng)主要的顏色，從左而右：B、G、R這是色彩三原色，然后是Y、M、C,這又是重要的三補(bǔ)色。第四排的六個(gè)格子,左邊是白色、右邊是黑色,可以想象這一排代表從影像的亮部、中間調(diào)，一直到暗部，都涵蓋其中。在測(cè)試不同的參數(shù)的時(shí)候所選擇的區(qū)塊也是不同的。如#1-#18用來(lái)測(cè)試色彩傾向，最后一排(第四排)的#19-#24，我們則可以來(lái)看噪聲的情況。測(cè)試步驟：將攝像機(jī)的拍照分辯率設(shè)為最大，將增益調(diào)到零，分別調(diào)mtcf=O和mtcf=16；2)調(diào)節(jié)光源到指定的標(biāo)準(zhǔn)，一般用D65；3)將24色色卡置于燈源箱正面中心，調(diào)節(jié)攝像機(jī)的位置，使其正對(duì)該Cha

4、rt，保證該Chart的整個(gè)畫面占預(yù)覽界面的70%;4)待畫面穩(wěn)定后，拍攝照片；5)使用Imatest軟件分析拍出的照片，分別得出mtcf=0和mtcf=16下的Noise和SNR值；照片噪聲分析1)采用Imatest的“colorcheck”來(lái)導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的圖片，選擇合適的測(cè)試范圍,如下紅色矩形區(qū)域：-11.5J.7iWJSti?/uarnrna二u.4：-:-i二1Jz2ndorder:ornmaBras邑a3oNColorCheckeranalysis1J-sep-2LH215:1y：2izi144H：y4Ji=：ropMlyuxlLi廿Lipixels-Pixelnoise:R,GjB,Y

5、(Luminance;gray)iofe引iz已d：tuVWirt已-日眉匸:kpixelI已4已I：m232.6-:48.3=184.3Middlegray(122)noiseRGBV%=0.530.520.620.47Mtcf=0Exposureerror=U.20t-stopsiiLogExposure(-Targetdensity)16.PNGColorCheckeranalysisExposureerror=0.21f-stopsiiDensityresponse&.curvefits.口ZD，-.,.pl1玉左p；2i了12伍尹US4檢出些匚:epM甲應(yīng)閔叫pi畑sPixelnai

6、se:R,G,B,Y(Luminance;gray)noriTralE已創(chuàng)toiAhit巳日由匸寢瓦：忙卜tevek3：-233.&北呂忘=-l8&.3Middlegray(122)noiseRGBY%=0.290.330.420.30OPEmaJllwkJOeaMoN-1-0.5LogExposure(-Targetdensity)3/?Gamma=0.431=1/2.322fidorder:NominalMtcf=16左下的部份是我們?nèi)retagMacbethColorChecker色表上最后一排的灰階區(qū)塊來(lái)測(cè)試(共有6個(gè)區(qū)塊),分別代表從相片的亮部、中間調(diào)及暗部,在R、G、B、Y的噪聲

7、表現(xiàn)。有一個(gè)MiddleGray的數(shù)值，它就是第四排的第四個(gè)(這里也稱為Zone4)，也就是#22，我們用它來(lái)代表中灰階的色調(diào)，或是影像的中間調(diào)。MiddleGray后面的4個(gè)數(shù)值就是在RGB色頻及Y明度的噪聲值，數(shù)值越高，噪聲就越嚴(yán)重。左上是色表最后一排的灰階區(qū)塊明度位置校正,藍(lán)色圈圈是理想值,綠色叉叉是我們拍攝的實(shí)際值；右上角則是濃度的校正。一般都取灰階區(qū)來(lái)分析，也可以取GretagMacbethColorChecker色表第三排的BGRYMC六個(gè)主要顏色,分別觀察,RGB色頻及Y明度的噪聲細(xì)節(jié)表現(xiàn)，作為參照。照片信噪比分析分析了噪聲之后，我們來(lái)分析一下SNR。信噪比SNR的計(jì)算方法如下：

8、SNR=20log10(S19-S24)/N22);S19，S24分別為第19,24色塊的信號(hào)亮度值，耍N22為第22色塊的噪聲值，Imatest軟件可以直接計(jì)算出該值；O.PNGColorCheckeranalysisOu642o.0.IJ.IJ.sI-IEImatest-0.23.1MasterGamma=0.433=1/2.311112ndorder:罕tNominal+Densityresponse&curvefits口，月-0.4-0.6iiiiiP123456Zone(Row4;Z4ismiddlegrav;1446pixelstotal)13-即；20121羅2:581卩4馭94

9、：3嚴(yán)叩of(920 x10甲pixelsPixelsNr(dB):H,G,B,Y(Luminance;grayj-(20*log10(；pi5elSrJIMi);-patch-i)-：SNR_BVV(dB；RGBY)=44.84五.844.846.5Exposureerror=0.20f-stopsii-0.8L-1.5-1-0.5LogExposure(-Targetdensity).8s.4.2_|_|.o.LI.IJ.6i555045403530Mtcf=016.PNGColorCheckeranalysisDensityresponse&.curvefits口ZD，-3/?JWJSf

10、e.*Gamma=0.431=1/2.322ndorder:Nominal+Exposureerror=0.21f-sd:opsii-1-0.50LogExposure(-Targetdensity)f碁.”1PixelSIR(dB):d,G,B,Y；(Luminahce;gray_(20*log10(|iixelSi/Ni);patchi)SNR_BW(dB；RGBY)=50.65i.65O.o5l.0烈!UM叭曲$：醯123456Zone(Row4;Z4ismiddlegraj/;1446pixelstotal)Mtcf=16左下圖中的SNR_BW后面的四個(gè)值分別記錄了RGB色頻及Y明度的SNR值?？偨Y(jié)測(cè)試結(jié)果如下表所示，MTCF=O時(shí)降噪未開啟，噪聲比較大，信噪比較小。MiddlepixelnoiseAveragenoiseSNRMTCF=00.470.4646.5MTCF=160.300.3351.0SNR的典型值在4555db,50db時(shí)noise較少，圖像質(zhì)量良好；60