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数字图像处理常见术语

Aperture 光圈

镜头中让光线通过的光孔。它由 f 值(光圈系数)表征,即镜头有效焦距与入瞳直径的比值。f 值越小,光圈越大,镜头的“速度”(亮度)越快。

APS-C sensor  APS-C 传感器

图像传感器尺寸约为 25.1 x 16.7 毫米——与 APS(先进照片系统)胶片尺寸大致相同。

Artifacts  伪影

图像中真实场景中不存在的明显元素。它们可能由图像采集系统的任何部分(光学、传感器或处理)引起。混叠和色边是常见的伪影示例。

Aspherical lens  非球面镜

一种具有非球面曲面的弯曲透镜。用于减少像差并允许更紧凑的透镜尺寸。

Bayer array  拜耳阵列

数码相机中最常用的彩色像素排列模式。像素按四组排列,其中两组对绿色波长敏感,一组对蓝色波长敏感,一组对红色波长敏感。

Bokeh  焦外成像

焦外成像是指摄影图像中失焦区域的质量,特别是通过特定镜头成像时的表现。

Calibration  校准

测量和/或调整特定参数,以确保设备能够获取、显示和输出准确图像,或准确表征设备的性能。例如,传感器的校准主要参数包括灵敏度、光谱响应度和噪声;镜头的主要参数包括畸变、渐晕、色差和 MTF。

CCD 电荷耦合器件

一种输出模拟信号的电子图像传感器家族。在相机中,CCD 是一种具有固定排列受体的芯片,将光转换为电流,然后转换为数字数据。电流输出(因此数字数据输出)与每个受体接收到的光量成正比。

Chromatic aberration  色差

也称为“色边”,当镜头无法将所有波长的颜色聚焦到同一焦平面时,以及/或者当不同波长的颜色聚焦在焦平面的不同位置时发生,从而在图像的高对比度边缘产生通常为紫色的伪影。

CMOS 互补金属氧化物半导体

一种电子图像传感器家族,输出数字信号,每个像素包含一个光电检测器和一个有源放大器。

Collimated light source  准直光源

平行光束的光源或光束。激光产生平行光束,透镜可用于使光束平行。

Color filter array  彩色滤光片阵列

一种二维彩色滤光片阵列,放置在传感器上方以记录输入光线的颜色。每个光电二极管输出一个值,该值描绘了可见光谱的一个子集中的光线。最常用的彩色滤光片阵列是拜耳阵列。

Color shading  色彩阴影

图像中显色不均匀:物体在不同位置可能呈现不同颜色。

Color space 色域

表示在给定光源下可见颜色的坐标系。如L*a*b*颜色空间,L* 坐标表示亮度,而 a* 和 b* 表示颜色(分别代表绿-品红轴和蓝-黄轴)。

Color temperature  色温

表征理想黑体辐射光谱的数值。高色温导致偏蓝(较冷)的光,低色温导致偏红(较暖)的光。

Demosaicing  去马赛克

用于从彩色滤光片阵列(通常为拜耳传感器)后方传感器可读取的单值像素重建多通道图像的数值算法。

Distortion  失真

失真是影响图像全局外观的场畸变,与模糊(影响细节)形成对比。失真可以定义为镜头在整个图像场中的放大率变化。失真的主要和最著名的效果是场景中的直线在图像中变得弯曲,表明相机没有将场景完美地投影到传感器平面上。对于单反镜头,这种畸变具有径向对称性。

Dynamic range  动态范围

图像中最暗和最亮可感知点之间的亮度值范围。

Electronic rolling shutter  电子卷帘快门

逐个曝光传感器上光敏元件的过程。

    EV  曝光

    曝光值。相机曝光时间和镜头光圈组合,使传感器获得相同曝光量。按照惯例,曝光值以 2 为底的对数表示,因此将传感器曝光量加倍对应于 EV+1。

    Exposure time  曝光时间

    传感器采集环境光的时间;相机快门打开的时间。

    Field of view  视场

    相机能够捕捉到的场景部分。

    Filter  滤光片

    一种光学元件,通过去除部分光线来降低光强度(中性滤光片)或改变光谱(彩色滤光片)。

    Fixed focal length  定焦距

    一种镜头不能更换为不同焦距镜头的相机系统。

    Flare 耀光

    由明亮光源(如太阳)在镜头上反射产生的光学伪影。眩光会导致光源的“鬼影”或“眩光”(对比度损失),在图像中产生雾化效果。

    Flicker  闪烁

    屏幕显示中视频帧或周期之间的可见褪色。

    Focal plane  焦平面

    垂直于光轴的平面,无限远处的物体在此处聚焦。

    F-stop  光圈值

    与 EV 相同。相机曝光时间和镜头光圈组合,使传感器获得相同曝光量。按惯例,EV 以 2 为底的对数表示,因此将传感器曝光量加倍相当于 EV+1。

    Full-frame sensor  全画幅传感器

    尺寸为 36×24 毫米的图像传感器,与 35 毫米胶片负片相同规格。

    Gain  增益

    用于放大信号的乘法数值。

    HDR  高动态范围

    HDR 代表高动态范围,HDR 图像或视频素材的动态范围超出了拍摄设备的原生能力。这可以通过合并在不同曝光设置下拍摄的多个帧以及其他技术来实现。

    Histogram  直方图

    一种带有垂直刻度的图表,用于显示数字照片的色调值分布。

    ISP  图像信号处理器

    一组用于将图像传感器捕获的原始数据转换为用户可见的 RGB 图像的算法集。

    JPEG

    联合图像专家组(JPEG)的缩写,是创建静态图像压缩标准的委员会的名称。

    Lateral chromatic aberration  横向色差

    镜头折射取决于波长。这意味着放大倍数不仅取决于图像场位置,还取决于光的波长。一个从白到黑完美锐利的边缘会产生平滑的过渡,显示光谱的分解。这对传感器有两个主要影响。每个通道(通常是 R、G、B)都是模糊的,因为它集成了在传感器不同位置成像的一定范围内的波长。此外,不同的通道相对于彼此发生了偏移。这通常会在高对比度边缘产生彩色条纹。

    Luminance  亮度

    描述通过给定面积并落在给定立体角内的光通量的单位,以 cd/m²表示。

    Motion blur  运动模糊

    静止图像或视频中快速移动物体的明显条纹,由单次曝光录制过程中的变化引起,可能是由于快速移动或长时间曝光。

    Megapixel  百万像素

    一百万个像素;用作计量单位。

    MTF (Modulation Transfer Function)  调制传递函数

    是衡量光学系统性能的重要指标。它反映了光学系统传递不同空间频率正弦波调制度的能力。MTF的定义是输出图像的对比度与输入图像的对比度之比,因此其值介于0到1之间。

    Noise  噪声

    图像中的噪点被描述为随机颗粒状,在均匀区域尤其明显。

    Overexposure  曝光过度

    曝光时间过长,导致画面过亮,出现高光溢出或高光裁切。

    Pixel pitch  像素间距

    传感器上一个像素的宽度,通常用µm 表示。简单来说,像素间距是指一个像素中心到下一个像素中心的距离,以毫米或微米衡量。像素间距数值越小,传感器上的像素就越多,因此分辨率越高。

    Resolution  分辨率

    分辨率描述了相机解析细微细节的能力。镜头和传感器都会影响分辨率。

    Saturation  饱和度

    饱和度描述了色彩的强度。当颜色完全饱和时,该颜色被认为是最纯净的版本。

    Sharpness  锐度

    锐度是图像或镜头的主观质量属性。锐度表示图像或镜头复制的细节分辨率和对比度的视觉感知质量。

    Shutter  快门

    快门主要有两种类型:机械快门和电子快门。在两种情况下,它们都用于阻挡光线从传感器射入或让光线照射到传感器上。

    SNR (signal-to-noise ratio)  信噪比

    信号值与噪声标准差之间的比值。高于 1:1 的比值表示信号(有用数据)多于噪声。

    Tuning (an ISP)  调试(ISP)

    调整图像信号处理器以优化性能。图像信号处理器(ISP)最常见的任务包括去马赛克(插值)、自动对焦(及其他自动化功能)、降噪和镜头校正。

    Vignetting  渐晕

    渐晕或光晕是指远离图像中心的光线衰减现象。

    White balance  白平衡

    不同的人造光源会产生不同的色温,人脑将这些色温解释为中性光。然而,数码相机会如实记录颜色——例如,白炽灯“白”光带有橙黄色调,荧光灯“白”光带有绿色调。相机的白平衡设置或后期处理软件中的白平衡设置可以校正这种色偏。

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