IPC信噪比測試SNR

1、信噪比測試SNR背景介紹除卻解像力和色彩還原力之外，信噪比（S/N）、動態(tài)范圍（DynamicRange）以及白平衡（WB）也是常被拿來衡量一部攝像機的比較標準。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)相當大的比重，尤其是長時間曝光拍照時，例如：夜景或是黎明黃昏時分，數(shù)字影像常常因為噪點這一項敗給了傳統(tǒng)底片。我們可以將攝像機蓋上鏡頭蓋來簡單地觀察噪點情況，也可以借助一些手段來定量的檢測出來。下面就介紹一下用Imatest這套軟件檢測和評估噪點的方法。IMATEST軟件簡介Imatest是一款專門對數(shù)碼相機圖像進行數(shù)據(jù)測試的軟件包，能測試Resoluti

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

3、表lightskin,跟膚色相關。第三排的#13-#18,是幾個相當主要的顏色，從左而右：B、G、R這是色彩三原色，然后是Y、M、C,這又是重要的三補色。第四排的六個格子,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。在測試不同的參數(shù)的時候所選擇的區(qū)塊也是不同的。如#1-#18用來測試色彩傾向，最后一排(第四排)的#19-#24，我們則可以來看噪聲的情況。測試步驟：將攝像機的拍照分辯率設為最大，將增益調(diào)到零，分別調(diào)mtcf=O和mtcf=16；2)調(diào)節(jié)光源到指定的標準，一般用D65；3)將24色色卡置于燈源箱正面中心，調(diào)節(jié)攝像機的位置，使其正對該Cha

4、rt，保證該Chart的整個畫面占預覽界面的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”來導入對應的圖片，選擇合適的測試范圍,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)塊來測試(共有6個區(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MiddleGray的數(shù)值，它就是第四排的第四個(這里也稱為Zone4)，也就是#22，我們用它來代表中灰階的色調(diào)，或是影像的中間調(diào)。MiddleGray后面的4個數(shù)值就是在RGB色頻及Y明度的噪聲值，數(shù)值越高，噪聲就越嚴重。左上是色表最后一排的灰階區(qū)塊明度位置校正,藍色圈圈是理想值,綠色叉叉是我們拍攝的實際值；右上角則是濃度的校正。一般都取灰階區(qū)來分析，也可以取GretagMacbethColorChecker色表第三排的BGRYMC六個主要顏色,分別觀察,RGB色頻及Y明度的噪聲細節(jié)表現(xiàn)，作為參照。照片信噪比分析分析了噪聲之后，我們來分析一下SNR。信噪比SNR的計算方法如下：

8、SNR=20log10(S19-S24)/N22);S19，S24分別為第19,24色塊的信號亮度值，耍N22為第22色塊的噪聲值，Imatest軟件可以直接計算出該值；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后面的四個值分別記錄了RGB色頻及Y明度的SNR值?？偨Y測試結果如下表所示，MTCF=O時降噪未開啟，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noise較少，圖像質(zhì)量良好；60