光谱灵敏度

图像质量技术

光谱灵敏度简介

广义而言,相机的灵敏度描述了相机对特定光照水平的敏感程度。这是必须测量的关键相机性能指标之一,因为它能揭示相机在不同光照条件下拍摄图像时的反应。灵敏度本身可细分为多个子类别,包括 ISO 感光度和光谱灵敏度。

ISO 感光度通过单一数值描述相机的整体感光度。该数值是根据 ISO 12232 标准中规定的曝光指数确定的。相机上通常预设了多种 ISO 值(设置)。因此,您可以根据周围的 Illumination 条件,将相机设置为特定的 ISO 值。

光谱灵敏度描述了相机对可见光谱中每个波长的敏感程度。这种灵敏度通常通过光谱曲线而非单一数值来表示,因此可以采用多种形式表达,例如微瓦、平方米等。

Measured spectral sensitivities

本文将主要探讨光谱灵敏度的重要性,以及用于测量光谱灵敏度的各种工具背后的技术原理。

光谱灵敏度的测量

测量光谱灵敏度的方法多种多样,其中传统方法是使用单色仪。然而,为满足该领域内的特定需求,已经开发出了各种不同的技术和测量设备。

我们的研发团队通过为不同测试环境中的光谱灵敏度测量提供多种解决方案,持续推动该领域的研究与发展。

camSPECS

测量光谱灵敏度的传统方法是使用单色仪。这些设备能提供最全面的相机光谱灵敏度概览,但要有效运行,需要深厚的专业知识且过程耗时。有鉴于此,我们开始开发 camSPECS——一种更具成本效益的光谱灵敏度测量解决方案。

camSPECS 将独特的硬件设计与评估软件相结合,实现了更快、更便捷的光谱灵敏度测量。其硬件将所有干涉滤光片安装在同一平面或 Test Charts 上(与单色仪中常见的独立干涉滤光片设计不同)。 该“Test Chart”安装在光源(卤素灯)上。此外,camSPECS 设有固定带宽,以确保各干涉滤光片的输出功率相等,且不超过相机的动态范围。固定带宽的设计使 camSPECS 成为测量光谱灵敏度时更简便的选择。

软件通过直接计算图像的光谱灵敏度以及滤光片的校准数据(类似于单色仪),进一步提升了 camSPECS 的使用便利性。

camSPECS XL device
camSPECS XL 设备
Measuring spectral sensitivities using the camSPECS software.
使用 camSPECS 软件测量光谱灵敏度。

camSPECS在光谱灵敏度方面的主要应用是基于CIECAM16模型计算色彩校正矩阵(CCM),并导出支持2D和3D-MLUT渲染的ICC及Adobe ACR配置文件。 此外,您还可以利用自然物体的光谱辐射度来计算单独的CCM,我们已将这些数据汇集到一个in-situ数据库中。

iQ-LED 与 in-situ 测量

camSPECS 和单色仪均依赖卤素光源,这种光源虽然足够使用,但寿命较短。因此,频繁更换光源会打乱工作流程,尤其是在进行日常光谱灵敏度测量时。 iQ-LED 照明技术可解决这一问题。该技术能够生成定制光谱,不仅用途广泛,而且在使用 10,000 小时后性能才开始下降(更多详情请参阅我们的 iQ-LED 技术页面)。

使用 iQ-LED 设备(例如 CAL)测量光谱灵敏度可能比较棘手,因为这些设备的带宽各不相同。然而,如果使用具有已知光谱测量数据的 iQ-LED 设备(例如来自 in-situ 数据库的数据),则可以利用 iQ-LED 进行光谱灵敏度测量。

该解决方案对生产线尤为有益。借助我们的CAL设备(更多详情请参阅生产线技术页面),集成iQ-LED技术是一个相对简单的过程,可实现对生产线上的多个摄像头模块的光谱灵敏度进行同步测量。

CAL2 device for production line integration
用于生产线集成的 CAL2 设备
 A known spectral measurement from the in-situ database.
来自in-situ数据库的已知光谱测量数据。

LE7 和 camSPECS Plate

camSPECS Plate(TE292)是利用稳定光源测量光谱灵敏度的另一种解决方案。 本质上,该板与完整的 camSPECS 设备的前板相同,但作为独立的“Test Chart”,必须与宽带均匀照明设备(如 LE7 灯箱)结合使用。LE7 采用 iQ-LED 技术和已知的光谱测量数据,为光谱灵敏度测量创造稳定的照明环境。

 LE7 with the camSPECS plate

结论

了解相机系统对不同光谱的各种光谱响应,对于整体性能评估至关重要。因此,测试相机系统的光谱灵敏度至关重要。 传统上使用单色仪的方法虽然仍然可行,但操作起来需要丰富的专业知识且耗时较长。因此,许多替代技术和设备应运而生,旨在使光谱灵敏度测量更加快捷、便捷。

想进一步了解光谱灵敏度吗?

请联系我们,安排与我们工程师的培训课程。

准备好实现您的愿景了吗?

需要帮助吗?

图像质量测试?

Phone (DE): +49 2273 99 99 1-0
Phone (USA): +1 408 386 1496
Phone (China): +86 158 8961 9096
Office Hours: Mon–Fri, 9–5 PM (CET)