图像稳定

简介

摄影已不再仅仅是摄影师手持相机捕捉瞬间。如今，相机被安装在各种地方，例如自行车、摩托车、汽车、船只、无人机，甚至运动头盔上。 因此，在测量相机抖动对整体图像质量的影响时，图像稳定测试必须相应调整，以涵盖这些相机安装方式。

迄今为止，图像防抖测试一直侧重于人体手部抖动。这些测试依赖于先进设备，在实验室环境中模拟手部抖动。此外，尽管标准化人体手部运动具有挑战性，但 ISO TC42 WG18 委员会仍制定了标准化的手抖动曲线。

虽然确定手抖动特征曲线已颇具挑战，但为所有其他相机应用创建并达成一致的标准化运动特征曲线将更加困难。例如，若要为自行车生成运动特征曲线，就需要确定该自行车是否配备悬架、将在道路上还是崎岖地形上骑行，抑或两者兼有。 不过，情况并非完全没有希望，因为用于测试握手抖动的同一套测试设备，同样可以用于测试其他摄像系统中的抖动；何不亲自确定这些运动参数呢？

使用应用程序测试相机抖动

众所周知，如今几乎所有功能都有相应的应用程序，包括记录抖动曲线——有几款应用程序可以记录RAW数据。 对于陀螺仪，这些曲线通常以度/秒（deg/s）为单位给出，但不会显示摄像机的实际方位角。在定位我们的图像稳定六足机器人STEVE-6D等振动设备时，需要知道这个方位角。 不过最近，我们发现了一款名为 myGyroscope 的 iOS 应用，由意大利开发者 Gianluca Natalini 编写。该应用利用 iPhone 的陀螺仪、指南针和 GPS 记录设备的绝对姿态，从而在无需预设运动曲线的情况下，为测量摄像机抖动提供了更多可能性。

记录数据后，将其导入Excel中的效果如下：

数据集中的行数取决于记录时的频率设置。 目前，该软件可设置为 50 Hz 或 100 Hz，但我们的首席执行官迪特马尔·伍勒（Dietmar Wueller）已与吉安卢卡取得联系，正在探讨将采样频率提高至 1 kHz 的可能性——这正是 STEVE-6D 软件所需的频率。

D、E 和 F 列包含我们用于模拟相机滚转、俯仰和偏航所需的数据，这些参数主要影响曝光期间的相机抖动。 myGryroscope中的校准是在手机平放于桌面时进行的，因此，当手机以常规姿势使用（即摄像头朝前而非朝下）时，需要对横滚角和俯仰角的列进行互换。

最终导入 STEVE 软件的数据文件必须采用 ASCII 格式存储数据。数据点包括 X、Y 和 Z 方向的偏移量以及横滚、俯仰和偏航角度。小数点用点号分隔；每个数据点以制表符分隔，每行末尾带有回车（CR）命令。 每行代表 1 毫秒。对于大多数振动曲线，使用一个持续重复的 30 秒循环通常就足够了。

为了确保该循环可行，我们发现最佳做法是修改记录数据：将记录开始时的三个角度均设为 0，随后所有数据点均以此为基准进行计算。 当 30 秒即将结束时，通常需要进行微调，以确保运动能平稳结束在 0 处，以便开始下一轮。

以下是 STEVE-6D 软件的数据格式示例：

STEVE 设备

STEVE设备是一款六足机器人，利用六个自由度来分析相机系统光学防抖（OIS）的性能。 STEVE控制软件允许用户修改和控制每个运动方向的频率和振幅。该软件还包含自动分析功能，可评估测试目标的记录数据，并以数值和图形形式呈现性能结果。

使用STEVE可生成多种振动模式。既可生成符合CIPA标准的振动和正弦波，也可生成自定义波形；使用STEVE时，所有运动均可被精确再现和重复。

ISO标准的更新

ISO 20954 规定了采用手动控制和光学防抖功能的相机测量程序。根据被测相机的类型，采用 CIPA 为轻型、中型和重型相机制定的手持拍摄配置文件。

对于不支持手动控制或采用其他图像稳定方法（例如多帧图像合成）的相机，ISO 20954 标准不适用。此类相机的性能将按照 ISO 9093 标准进行低光性能测试，该标准对多个图像质量方面进行分析。 本标准的第一部分在未对相机施加实际抖动的情况下，对潜在的相机抖动进行了假设。 目前正在制定的第二部分将使用 STEVE-6D 等振动装置对相机进行振动测试。该标准主体部分采用的振动曲线是由苹果公司（Apple Inc.）开发并发布的、专为手机设计的振动曲线。他们研究了手持手机时手部抖动的各种频率和空间特征。 其研究结果生成了一份1 kHz频率下的数值表，用于表示可应用于手机相机系统图像防抖测试的各种手抖频率。

目前，该标准仅关注手机测试的手部抖动曲线，未包含其他相机运动的抖动曲线。不过，TC42 WG18委员会曾讨论过在标准中增加一个附录，说明如何生成和应用适用于不同应用场景的抖动曲线。该工作组目前正在起草相关草案。

https://www.dinmedia.de/de/norm/iso-20954-1/311944643