雜散光掩蔽

雜散光（光暈）文件頁面

介紹： 雜散光測試與歸一化雜散光簡介|Imatest 雜散光分析輸出|歷史記錄

背景： 雜散光範例|根本原因|測試概述|測試因素|測試注意事項|術語表

計算： 度量影像|歸一化方法|光源遮罩方法|總結指標|分析通道|飽和度

說明： Imatest 進階分析說明（主控和 IT） |使用 Imatest 計算歸一化雜散光|電動雲台說明

設定： 設定清單和 INI 鍵/值|標準和建議|設定檔輸入

頁面內容

本頁面介紹了Imatest的光源遮罩方法。

掩膜（「光源掩膜」的簡稱）是指創建掩膜以將光源的直接像從分析中排除的過程。光源的直接像是指影像中代表光源真實大小的小區域（即，假設影像中沒有雜散光或光暈）。光源的直接像並非雜散光，因此在雜散光度量影像中應將其掩膜（忽略）。對於參考影像，通常使用術語“檢測”來代替掩膜。

口罩方法

Imatest 雜散光源分析提供了多種影像光源遮蔽選項或方法。不同的掩蔽選項具有不同的輸入參數，允許使用者配置掩蔽過程和精確度。

幾何相機模型 + 圓

描述

幾何相機模型+圓形方法利用幾何相機模型投影源角度，產生影像點。在投影點中心放置一個指定半徑的圓，並將其用作影像的遮罩。此方法可以避免在大面積飽和區域出現過度掩模的情況。

輸入

• • 幾何相機模型
    
    • 幾何相機模型：相機模型類型與參數
    • 否定方位角：否定場角的選項
    • 否定場角：否定場角的選項
  • 圓形口罩
    
    • 圓形選項（僅限半徑）

掩模計算

1. 1. 依規定否定場和方位角。
   2. 計算與光源對應的相機相對世界座標：
   3. 透過幾何相機模型將相機相對世界點投影到相機模型上
   4. 建立以計算出的影像點為中心的圓形遮罩

假設

• • 影像中只有一個光源。
  • 使用者提供的幾何相機模型能夠很好地描述相機。
  • 使用者提供的光源角度能夠很好地描述光源相對於相機的角度。
  • 使用者提供的來源角度以度為單位。
  • 面具的圓形部分假定畸變相對較小。
    • 影像中光源尺寸保持不變
    • 光源的圖像始終是一個圓形。

筆記

• • 幾何相機模型+圓形方法只能直接用於影像分析遮蔽。
  • 要使用此方法進行參考影像檢測，可以：
    • 使用手動圓法，其中手動選擇的點為主點。
    • 使用相同分析方法。在這種情況下，假設參考影像的視場角和方位角均為 0°。
  • 目前允許的最大視場角為 90°
  • Imatest 的未來版本可能會提供其他幾何相機模型。
  • 為了使遮罩與來源影像對齊，可能需要對場角和/或方位角進行取反處理。
  • Imatest 內部使用 IEEE Std. 2020 [1] IV 型影像座標系
  • 分析影像必須透過以下方式與來源角度建立明確的對應關係：
    • 檔案名稱中包含來源角度的影像檔案以及對應的元資料設置
    • 定義了角度的雜散光配置文件

影像處理

描述

此方法利用基於影像處理的方法來掩蓋影像中的光源。

輸入

• • 等級閾值類型：用於定位影像中光源的閾值類型。
  • 等級閾值（值或百分比） ：高於該閾值則認為影像為光源影像，閾值可以是數值（數字）或影像中最大值的百分比。
  • 最小光源亮度：可視為光源直接成像的最小影像值（數位）。此設定用於防止光源超出視場角時，雜散光被遮蔽。
  • 掩模區域閾值：光源直接影像的最小像素數（光罩的最小像素面積）。此設定旨在防止噪音或其他微小的明亮偽影被誤判為潛在的掩模區域。
  • 影像閉合半徑：此設定只能在 INI 檔案中存取。在影像處理過程中，影像閉合形態學步驟的半徑。這有助於去除掩模中的孔洞。設定為 0 可跳過此步驟。
  • 多連通分量策略：此設定只能在 INI 檔案中存取。它用於設定計算遮罩時如何處理多個連通分量。
  • 最小像素計數閾值

計算方式

計算概述

1. 1. 計算影像的電平閾值，或使用輸入的電平閾值（值）。
   2. 檢查影像的電平閾值是否大於輸入的最小源電平。如果小於，則假定來源位於視場之外，並且不會為影像產生掩模。
   3. 透過尋找所有大於閾值的像素來建立初始遮罩
   4. （可選）使用使用者指定大小的圓盤（影像閉合半徑）執行影像閉合形態學操作。這有助於填充遮罩中的小孔。
   5. 計算掩膜中連通分量的數量
      • 如果未找到任何連通分量，則假定光源位於視場之外。
   6. 過濾掉所有面積小於使用者指定的遮罩面積閾值的連接組件。
      • 如果剩餘的連通分量為零，則假定光源位於視場之外。
   7. 應用從一個或多個連通分量中進行選擇的策略（多連通分量策略）

閾值計算

如果級別閾值類型為最大值的百分比：

1. 1. 計算影像中的最大值
   2. 閾值是使用者提供的該值的百分比（等級閾值（百分比） ）。

如果級別閾值類型為值：

1. 1. 使用使用者提供的閾值（等級閾值（值） ）

如果閾值類型為大津法

1. 1. 使用Otsu 方法從影像中計算閾值

多連通分量策略

如果只有一個連通分量：

• • 這被認為是光源。
  • 傳回僅包含此連接組件的遮罩

如果沒有連接的組件：

• • 假設光源位於視野之外。
  • 退回一個沒有光源的面具。

如果使用者提供的多連接元件策略（多CC策略）為「不屏蔽」：

• • 退回一個沒有光源的面具。

若使用者提供的多連通分量策略（多連通分量策略）為「選擇最大」：

• • 假定剩餘連通分量中最大的分量是光源。
  • 傳回最大連通分量的掩碼
  • 當影像中出現一些小的重影/雜訊，容易與來源的直接影像混淆時，此選項非常有用。

若使用者提供的多連通分量策略（多連通分量策略）為「選擇最小值」：

• • 假定剩餘連通分量中最小的就是光源。
  • 傳回最小連通分量的掩碼
  • 當來源影像很小（幾個像素）時，此選項非常有用。

如果使用者提供的多連接元件策略（多CC策略）為「保留全部」：

• • 將使用所有連通分量的並集。
  • 此選項對於調試遮罩設定非常有用

假設

• • 影像中只有一個光源。

筆記

• • 如果光源亮度過高且光暈明顯，影像處理方法可能無法準確定位光源的直接影像。對於亮度過高且光暈明顯的光源，建議採用影像處理+圓形定位法。

建議

• • 級別閾值（值）
    • 選擇使來源的直接影像始終大於影像中該值的最大值（數字）。
  • 閾值（百分比）
    • 如果來源影像的直接飽和度已達到100%，則將其設定為 100%。
      • 如果影像飽和，建議使用「影像處理+圓形」方法，而不是僅使用「影像處理」 ，因為光暈和雜散光可能會導致「影像處理」方法掩蓋過多像素，從而低估雜散光。
    • 如果掩膜方法屬於影像處理，那麼閾值的目標是僅掩膜源影像的直接部分。在大多數情況下，使用 95% 到 100% 之間的值效果很好（熱像素除外）。
    • 如果掩膜方法是影像處理+圓，那麼閾值的目標是準確估計來源影像的中心，以便在該中心繪製指定半徑的圓。在許多情況下，使用 90% 到 95% 之間的值效果很好。
    • 如果遵循 IEEE-P2020 預發布版，請設定為 95%。請注意，這對於存在飽和度過高和/或光暈的影像可能效果不佳。
  • 最低源水平
    • 配置測試影像遮罩選項時，選擇介於光源在視場角內時直接影像的最暗值（數位）和光源在視野角外時影像中最亮的雜散光值之間的值。
    • 配置參考影像遮罩選項時，將值設為 0（來源影像應始終位於參考影像中）。

    • 注意：此設定僅在等級閾值類型為「最大值百分比」或「大津擊破法」時有效。

  • 掩模區域閾值
    • 使用預設值。較大的值會導致忽略等級閾值偵測到的較大質量區塊。
  • 影像閉合半徑（僅限 INI 檔：image_close_radius）
    • 使用預設值。較大的值會填滿遮罩中較大的孔洞。
  • 多CC策略（僅限INI：multiple_cc_strategy）
    • 使用預設設定。

影像處理 + 圓

描述

影像處理+圓半徑法採用兩步驟法確定遮罩區域。第一步，利用影像處理方法定位光源。第二步，在定位區域的中心放置一個指定半徑的圓，並將其用作影像的遮罩。此方法可以避免在大面積飽和區域出現過度掩模的情況。

輸入

• • 步驟 1
    • 影像處理選項
  • 步驟 2
    • 圓形選項（僅限半徑）

掩模計算

1. 1. 對影像應用「第一步」（影像處理）以確定掩模區域
      1. 如果未找到掩模區域，則假定光源位於視場之外。
      2. 如果偵測到掩模區域，則假定光源位於視場內。
   2. 計算掩模區域的質心
   3. 執行“第二步”，在找到的質心處創建一個指定半徑的圓，用作最終的光源遮罩。

假設

• • 影像中只有一個光源。
  • 此方法假設失真度相對較低。
    • 影像中光源尺寸保持不變
    • 光源的圖像始終是一個圓形。

筆記

• • 如果光源部分位於視場內，部分位於視場外，則此方法效果不佳。
  • 假設質心在噪音或飽和狀態下相對穩定。
  • 質心可能為非整數值（亞像素值）。因此，被遮蔽的像素數並非恆定不變。
  • 目前第一步始終是影像處理遮罩方法。

手動圓圈

描述

手動圓形方法會在指定點放置一個圓形遮罩。

輸入

• • 圓形口罩
    
    • 圓圈選項

掩模計算

• • 參見圓的計算步驟

假設

• • 影像中只有一個光源。
  • 面具的圓形部分假定畸變相對較小。
    • 影像中光源尺寸保持不變
    • 光源的圖像始終是一個圓形。

筆記

• • Imatest 內部使用 IEEE Std. 2020 [1] IV 型影像座標系

沒有任何

描述

不要屏蔽來源資訊。

輸入

不適用

計算方式

不適用

假設

不適用

筆記

• • 如果光源在視場範圍內，則會將雜散光和光源的直接影像都計算為雜散光。
  • 不能使用基於參考影像的歸一化方法（直接參考影像或蘭伯特參考影像）進行遮蔽。

與分析影像相同

描述

參考影像偵測採用與分析影像掩蔽相同的設定。

輸入

透過參考影像遮罩設定進行設定。

計算方式

所選的分析影像掩模方法。

假設

不適用

筆記

• • 此方法僅適用於參考影像掩膜。
  • 這可用於使用幾何相機模型+圓形進行參考影像檢測。假設參考影像中的光源位於方位角=0°，視場角=0°。
  • 如果選中，分析影像遮罩方法不能為「無」 。

輔助方法

圓圈

描述

圓形遮罩法是在指定位置（可能不在影像內）放置一個具有給定半徑的圓形圓盤。

輸入

• • 中心：影像中心座標。內部採用 IEEE Std. 2020 [1] IV 型影像座標系。根據掩膜方法，中心座標可以透過上游掩膜步驟計算得出，也可以直接提供。
    • 影像中心類型：指定影像中心的方法
      • 數值影像中心：使用影像的數值中心。
      • 使用者指定：使用使用者指定的圖像座標
    • 影像座標系：使用者指定點的影像座標系（僅當遮罩中心類型為「使用者指定」時使用）
    • 遮罩中心：使用者指定的遮罩中心位置（僅當遮罩中心類型為「使用者指定」時使用）
  • 半徑
    • 半徑法：指定遮罩半徑的方法
      • 使用者指定：半徑（以像素為單位）
      • 焦距比：利用光源和相機的焦距比來計算半徑
    • 遮罩半徑：用於表示光源直接影像的圓的半徑（以像素為單位）（僅當半徑方法由使用者指定時使用）
    • 相機像素間距：相機的像素間距（僅當半徑法為焦距比時使用）
    • 相機焦距：相機的焦距（僅當半徑法為焦距比時使用）
    • 光源焦距：光源的焦距（僅當半徑法為焦距比時使用）
    • 光源針孔直徑：光源的直徑（僅當半徑法為焦距比時使用）

半徑計算

IEEE Std 2020:2024 [1]提供了一種根據光源和相機的屬性計算掩模半徑的方法。

在哪裡

：遮罩半徑（像素）

相機像素間距，單位為μm/px

相機的焦距（單位：毫米）

準直器的焦距（單位：毫米）

準直器中針孔的直徑（單位：毫米）

掩模計算

1. 1. 為影像中的每個像素產生 x、y 位置。這是在 IEEE Std. 2020 Type IV [1]影像座標系中。
   2. 遮罩是所有滿足以下條件的像素：

在哪裡

：遮罩半徑（像素）

：IEEE Std. 2020 [1] IV 型影像座標系中的影像座標。

：IEEE Std. 2020 [1] IV 型影像座標系中的圓心。

假設

• • 影像中只有一個光源。
  • 此方法假設失真度相對較低。
    • 影像中光源尺寸保持不變（半徑不變）。
    • 光源的圖像始終是一個圓形（掩模的形狀不會改變）。

筆記

• • 此方法用於影像處理+圓形、幾何相機模型+圓形和手動圓形掩蔽方法。

警告

• 當光源影像部分超出視場時，用於產生遮罩的假設可能不成立。
  • 這可能會導致掩膜定義不當。
  • 建議檢查所有光源遮光罩。
• 當光源的影像完全超出視場時，用於產生光罩的假設可能不成立。
  • 這可能會導致掩膜定義不當。
  • 建議檢查所有光源遮光罩。

通用說明

• 面具創作頻道
  • 如果分析通道是亮度或 RGB + 亮度，則使用亮度通道建立遮罩。
  • 否則，將使用所有提供的通道的平均值來建立遮罩。
• 口罩應用通道
  • 對於每個捕獲位置，相同的遮罩應用於每個分析通道。
• 在彩色映射度量影像中，被遮蔽的像素以粉紅色表示。