Digitális kamerák homogenitás, pontszórásfüggvény és kontrasztátviteli függvény vizsgálata

Harkányi Gábor György BSc IV. évf.

e-mail: harkanyi.gabor@gmail.com

Konzulens: Nagy Balázs Vince, MOGI Tanszék

e-mail: nagyb@mogi.bme.hu

A dolgozat célja a digitális kamerák három alapvető vizsgálati módszerének kidolgozása, azaz mérési elrendezések összeállítása, a mérések elvégzése több szenzor és objektív pároson, és az eredmények kiértékelése. Kiértékeléskor a kamerákkal készített képek releváns részeiből MATLAB segítségével kaphatunk RGB mátrixokat. Ezekkel a MATLAB kódban célszerű műveleteket végezni, de az ábrázolásokhoz érdemes MS Excelbe exportálni az eredményeket.

Homogenitás

A vizsgálat tárgya, hogy a kamera által készített kép szélei felé mennyire csökken a megvilágítás. A homogenitás számszerűsíthető, ha egy egyenletesen megvilágított, egyszínű tárgyról készített kép legnagyobb RGB értékét elosztjuk a legkisebbel. Mivel az egyenletes megvilágítást nem tudjuk garantálni, korrigáljuk a kép RGB értékeit azáltal, hogy az arra a helyre eső fényintenzitás értékkel elosztjuk. Ehhez spektroradiométert használunk. Alkalmas céltárgy egy egyszínű poszter egy megvilágító berendezés falán, valamint egy Ulbricht-gömb belső felszíne. A spektroradiométerrel 1°-os látószögbe eső felületen mérhetjük a fénysűrűséget. Tehát a céltárgyról visszaverődő fény sűrűségét több helyen megmérjük, ezeken a területeken a kép RGB értékeit kiátlagoljuk, és elosztjuk a fénysűrűséggel. Az így kapott mátrix elemeire számítható a homogenitás.

Pontszórásfüggvény

A cél különböző lencserendszerek pontszórásfüggvényének kimérése. Első lépésként le kell képezni egy megfelelően kicsi fényfoltot a digitális kamera detektorának egy pixelére, majd defókuszba kell hoznunk a leképezést. Az ehhez szükséges mérési elrendezés sorban: fényforrás, pihole, kollimátor és kamera. MATLABbal létrehozható a képből a fényfolt és környezetének RGB mátrixa, majd ez 3D felületként ábrázolható.

Kontrasztátviteli függvény

Célunk a kamera optikai rendszerének kontrasztátviteli függvényének felvétele mérés útján. Ehhez olyan speciális céltárgyról (pl. USAF 1951) kell képet készítenünk, melyen a térfrekvencia növekszik. A kontraszt a világos és sötét részek viszonyát jelenti. Számszerűsítve egy kontraszt értéket úgy számítunk ki, hogy a legnagyobb és a legkisebb RGB érték különbségének és összegének a hányadosát képezzük. Ha a kontraszt csökkenését a térfrekvencia függvényében ábrázoljuk, megkapjuk a kontrasztátviteli függvényt.1 Érdemes a tárgyat egy kollimátor fókuszába helyezni, és úgy lefényképezni, de tehetjük a céltárgyat pusztán egy megvilágító berendezés falára is. A kép kiértékelésénél vonal maszkot helyezünk a képre úgy, hogy az pontosan egy fekete vonal csoportot keresztbe metsszen. A legnagyobb méretű vonal csoporttal kezdjük, és megyünk a kisebbek felé, amíg nincsnek teljesen összemosódva a vonalak. A vonal maszk alatti pixelek RGB értékeit regisztráljuk, és kontraszt értéket számolunk belőlük. A kontraszt értékekből felvehető a kontrasztátviteli függvény.

Irodalom:

1. Ábrahám Gy.: Optika. (ISBN: 963545144X, Panem Kft., 1997) 53.

szerző

Harkányi Gábor György
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)

konzulens

Dr. Nagy Balázs Vince
egyetemi docens, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék