杂散光掩蔽

杂散光（光晕）文档页面

介绍： 杂散光测试和归一化杂散光简介|Imatest 杂散光分析输出|历史记录

背景： 杂散光示例|根本原因|测试概述|测试因素|测试注意事项|术语表

计算： 度量图像|归一化方法|光源掩膜方法|汇总指标|分析通道|饱和度

说明： Imatest 高级分析说明（主控和 IT） |使用 Imatest 计算归一化杂散光|电动云台说明

设置： 设置列表和 INI 键/值|标准和建议|配置文件输入

页面内容

本页面介绍了Imatest的光源掩模方法。

掩膜（“光源掩膜”的简称）是指创建掩膜以将光源的直接像从分析中排除的过程。光源的直接像是指图像中代表光源真实大小的小区域（即，假设图像中没有杂散光或光晕）。光源的直接像并非杂散光，因此在杂散光度量图像中应将其掩膜（忽略）。对于参考图像，通常使用术语“检测”来代替掩膜。

口罩方法

Imatest 杂散光源分析提供了多种图像光源掩蔽选项或方法。不同的掩蔽选项具有不同的输入参数，允许用户配置掩蔽过程和精度。

几何相机模型 + 圆

描述

几何相机模型+圆方法利用几何相机模型投影源角度，生成图像点。在投影点中心放置一个指定半径的圆，并将其用作图像的掩模。该方法可以避免在大面积饱和区域出现过度掩模的情况。

输入

• • 几何相机模型
    
    • 几何相机模型：相机模型类型和参数
    • 否定方位角：否定场角的选项
    • 否定场角：否定场角的选项
  • 圆形口罩
    
    • 圆形选项（仅限半径）

掩模计算

1. 1. 按规定否定场和方位角。
   2. 计算与光源对应的相机相对世界坐标：
   3. 通过几何相机模型将相机相对世界点投影到相机模型上
   4. 创建以计算出的图像点为中心的圆形掩模

假设

• • 图像中只有一个光源。
  • 用户提供的几何相机模型能够很好地描述相机。
  • 用户提供的光源角度能够很好地描述光源相对于相机的角度。
  • 用户提供的源角度以度为单位。
  • 面具的圆形部分假定畸变相对较小。
    • 图像中光源尺寸保持不变
    • 光源的图像始终是一个圆形。

笔记

• • 几何相机模型+圆形方法只能直接用于图像分析掩蔽。
  • 要使用此方法进行参考图像检测，可以：
    • 使用手动圆法，其中手动选择的点为主点。
    • 使用相同分析方法。在这种情况下，假设参考图像的视场角和方位角均为 0°。
  • 目前允许的最大视场角为 90°
  • Imatest 的未来版本可能会提供其他几何相机模型。
  • 为了使掩模与源图像对齐，可能需要对场角和/或方位角进行取反处理。
  • Imatest 内部使用 IEEE Std. 2020 [1] IV 型图像坐标系
  • 分析图像必须通过以下方式与源角度建立明确的对应关系：
    • 文件名中包含源角度的图像文件以及相应的元数据设置
    • 定义了角度的杂散光配置文件

图像处理

描述

该方法利用基于图像处理的方法来掩盖图像中的光源。

输入

• • 级别阈值类型：用于定位图像中光源的阈值类型。
  • 级别阈值（值或百分比） ：高于该阈值则认为图像为光源图像，阈值可以是数值（数字）或图像中最大值的百分比。
  • 最小光源亮度：可被视为光源直接成像的最小图像值（数字）。此设置用于防止光源超出视场角时，杂散光被遮蔽。
  • 掩模区域阈值：光源直接图像的最小像素数（掩模的最小像素面积）。此设置旨在防止噪声或其他微小的明亮伪影被误判为潜在的掩模区域。
  • 图像闭合半径：此设置只能在 INI 文件中访问。图像处理过程中，图像闭合形态学步骤的半径。这有助于去除掩模中的孔洞。设置为 0 可跳过此步骤。
  • 多连通分量策略：此设置只能在 INI 文件中访问。它用于设置计算掩码时如何处理多个连通分量。
  • 最小像素计数阈值

计算方式

计算概述

1. 1. 计算图像的电平阈值，或使用输入的电平阈值（值）。
   2. 检查图像的电平阈值是否大于输入的最小源电平。如果小于，则假定源位于视场之外，并且不会为图像生成掩模。
   3. 通过查找所有大于阈值的像素来创建初始掩码
   4. （可选）使用用户指定大小的圆盘（图像闭合半径）执行图像闭合形态学操作。这有助于填充掩模中的小孔。
   5. 计算掩膜中连通分量的数量
      • 如果未找到任何连通分量，则假定光源位于视场之外。
   6. 过滤掉所有面积小于用户指定的掩码面积阈值的连接组件。
      • 如果剩余的连通分量为零，则假定光源位于视场之外。
   7. 应用从一个或多个连通分量中进行选择的策略（多连通分量策略）

阈值计算

如果级别阈值类型为最大值的百分比：

1. 1. 计算图像中的最大值
   2. 阈值是用户提供的该值的百分比（级别阈值（百分比） ）。

如果级别阈值类型为值：

1. 1. 使用用户提供的阈值（级别阈值（值） ）

如果阈值类型为大津法

1. 1. 使用Otsu 方法从图像中计算阈值

多连通分量策略

如果只有一个连通分量：

• • 这被认为是光源。
  • 返回仅包含此连接组件的掩码

如果没有连接的组件：

• • 假设光源位于视野之外。
  • 退回一个没有光源的面具。

如果用户提供的多连接组件策略（多CC策略）为“不屏蔽”：

• • 退回一个没有光源的面具。

如果用户提供的多连通分量策略（多连通分量策略）为“选择最大”：

• • 假定剩余连通分量中最大的分量是光源。
  • 返回最大连通分量的掩码
  • 当图像中出现一些小的重影/噪点，容易与源的直接图像混淆时，此选项非常有用。

如果用户提供的多连通分量策略（多连通分量策略）为“选择最小值”：

• • 假定剩余连通分量中最小的就是光源。
  • 返回最小连通分量的掩码
  • 当源图像很小（几个像素）时，此选项非常有用。

如果用户提供的多连接组件策略（多CC策略）为“保留全部”：

• • 将使用所有连通分量的并集。
  • 此选项对于调试掩码设置非常有用

假设

• • 图像中只有一个光源。

笔记

• • 如果光源亮度过高且光晕明显，图像处理方法可能无法准确定位光源的直接图像。对于亮度过高且光晕明显的光源，建议采用图像处理+圆形定位法。

建议

• • 级别阈值（值）
    • 选择使源的直接图像始终大于图像中该值的最大值（数字）。
  • 阈值（百分比）
    • 如果源图像的直接饱和度已达到100%，则将其设置为 100%。
      • 如果图像饱和，建议使用“图像处理+圆形”方法，而不是仅使用“图像处理” ，因为光晕和杂散光可能会导致“图像处理”方法掩盖过多像素，从而低估杂散光。
    • 如果掩膜方法属于图像处理，那么阈值的目标是仅掩膜源图像的直接部分。在大多数情况下，使用 95% 到 100% 之间的值效果很好（热像素除外）。
    • 如果掩膜方法是图像处理+圆，那么阈值的目标是准确估计源图像的中心，以便在该中心绘制指定半径的圆。在许多情况下，使用 90% 到 95% 之间的值效果很好。
    • 如果遵循 IEEE-P2020 预发布版，请设置为 95%。请注意，这对于存在饱和度过高和/或光晕的图像可能效果不佳。
  • 最低源水平
    • 配置测试图像遮罩选项时，选择介于光源在视场角内时直接图像的最暗值（数字）和光源在视场角外时图像中最亮的杂散光值之间的值。
    • 配置参考图像掩码选项时，将值设置为 0（源图像应始终位于参考图像中）。

    • 注意：此设置仅在等级阈值类型为“最大值百分比”或“大津击破法”时有效。

  • 掩模区域阈值
    • 使用默认值。较大的值会导致忽略级别阈值检测到的较大质量块。
  • 图像闭合半径（仅限 INI 文件：image_close_radius）
    • 使用默认值。较大的值会填充掩膜中较大的孔洞。
  • 多CC策略（仅限INI：multiple_cc_strategy）
    • 使用默认设置。

图像处理 + 圆

描述

图像处理+圆半径法采用两步法确定掩模区域。第一步，利用图像处理方法定位光源。第二步，在定位区域的中心放置一个指定半径的圆，并将其用作图像的掩模。该方法可以避免在大面积饱和区域出现过度掩模的情况。

输入

• • 步骤 1
    • 图像处理选项
  • 步骤 2
    • 圆形选项（仅限半径）

掩模计算

1. 1. 对图像应用“第一步”（图像处理）以确定掩模区域
      1. 如果未找到掩模区域，则假定光源位于视场之外。
      2. 如果检测到掩模区域，则假定光源位于视场内。
   2. 计算掩模区域的质心
   3. 执行“第二步”，在找到的质心处创建一个指定半径的圆，用作最终的光源遮罩。

假设

• • 图像中只有一个光源。
  • 该方法假设失真度相对较低。
    • 图像中光源尺寸保持不变
    • 光源的图像始终是一个圆形。

笔记

• • 如果光源部分位于视场内，部分位于视场外，则此方法效果不佳。
  • 假设质心在噪声或饱和状态下相对稳定。
  • 质心可能为非整数值（亚像素值）。因此，被掩蔽的像素数量并非恒定不变。
  • 目前第一步始终是图像处理掩码方法。

手动圆圈

描述

手动圆形方法会在指定点放置一个圆形掩模。

输入

• • 圆形口罩
    
    • 圆圈选项

掩模计算

• • 参见圆的计算步骤

假设

• • 图像中只有一个光源。
  • 面具的圆形部分假定畸变相对较小。
    • 图像中光源尺寸保持不变
    • 光源的图像始终是一个圆形。

笔记

• • Imatest 内部使用 IEEE Std. 2020 [1] IV 型图像坐标系

没有任何

描述

不要屏蔽源信息。

输入

不适用

计算方式

不适用

假设

不适用

笔记

• • 如果光源在视场范围内，则会将杂散光和光源的直接图像都计为杂散光。
  • 不能使用基于参考图像的归一化方法（直接参考图像或兰伯特参考图像）进行掩蔽。

与分析图像相同

描述

参考图像检测采用与分析图像掩蔽相同的设置。

输入

通过参考图像掩码设置进行设置。

计算方式

所选的分析图像掩模方法。

假设

不适用

笔记

• • 此方法仅适用于参考图像掩膜。
  • 这可用于使用几何相机模型+圆进行参考图像检测。假设参考图像中的光源位于方位角=0°，视场角=0°。
  • 如果选中，分析图像掩码方法不能为“无” 。

辅助方法

圆圈

描述

圆形掩模法是在指定位置（可能不在图像内）放置一个具有给定半径的圆形圆盘。

输入

• • 中心：图像中心坐标。内部采用 IEEE Std. 2020 [1] IV 型图像坐标系。根据掩膜方法，中心坐标可以通过上游掩膜步骤计算得出，也可以直接提供。
    • 图像中心类型：指定图像中心的方法
      • 数值图像中心：使用图像的数值中心。
      • 用户指定：使用用户指定的图像坐标
    • 图像坐标系：用户指定点的图像坐标系（仅当掩模中心类型为“用户指定”时使用）
    • 遮罩中心：用户指定的遮罩中心位置（仅当遮罩中心类型为“用户指定”时使用）
  • 半径
    • 半径法：指定掩码半径的方法
      • 用户指定：半径（以像素为单位）
      • 焦距比：利用光源和相机的焦距比来计算半径
    • 遮罩半径：用于表示光源直接图像的圆的半径（以像素为单位）（仅当半径方法由用户指定时使用）
    • 相机像素间距：相机的像素间距（仅当半径法为焦距比时使用）
    • 相机焦距：相机的焦距（仅当半径法为焦距比时使用）
    • 光源焦距：光源的焦距（仅当半径法为焦距比时使用）
    • 光源针孔直径：光源的直径（仅当半径法为焦距比时使用）

半径计算

IEEE Std 2020:2024 [1]提供了一种根据光源和相机的属性计算掩模半径的方法。

在哪里

：掩码半径（像素）

相机像素间距，单位为μm/px

相机的焦距（单位：毫米）

准直器的焦距（单位：毫米）

准直器中针孔的直径（单位：毫米）

掩模计算

1. 1. 为图像中的每个像素生成 x、y 位置。这是在 IEEE Std. 2020 Type IV [1]图像坐标系中。
   2. 掩码是所有满足以下条件的像素：

在哪里

：掩码半径（像素）

：IEEE Std. 2020 [1] IV 型图像坐标系中的图像坐标。

：IEEE Std. 2020 [1] IV 型图像坐标系中的圆心。

假设

• • 图像中只有一个光源。
  • 该方法假设失真度相对较低。
    • 图像中光源尺寸保持不变（半径不变）。
    • 光源的图像始终是一个圆形（掩模的形状不会改变）。

笔记

• • 此方法用于图像处理+圆形、几何相机模型+圆形和手动圆形掩蔽方法。

警告

• 当光源图像部分超出视场时，用于生成掩模的假设可能不成立。
  • 这可能会导致掩膜定义不当。
  • 建议检查所有光源遮光罩。
• 当光源的图像完全超出视场时，用于生成掩模的假设可能不成立。
  • 这可能会导致掩膜定义不当。
  • 建议检查所有光源遮光罩。

通用说明

• 面具创建频道
  • 如果分析通道是亮度或 RGB + 亮度，则使用亮度通道创建蒙版。
  • 否则，将使用所有提供的通道的平均值来创建掩码。
• 口罩应用通道
  • 对于每个捕获位置，相同的掩模应用于每个分析通道。
• 在彩色映射度量图像中，被掩蔽的像素以粉红色表示。