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quan787 2022-10-08 15:46:58 +08:00
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# 通通拉满!网络摄像头的错误设置
电影里偶尔会出现这样的桥段:街道上的摄像头拍到一张车辆的照片,这时候大佬对着小喽啰喊,放大!增强!然后小喽啰一通操作,画面越放越大,车的车牌号、驾驶员就都变得清清楚楚了。
电影里偶尔会出现这样的桥段:街道上的摄像头拍到一张车辆的照片,这时候大佬对着小喽啰喊,放大!增强!然后小喽啰一通操作,画面越放越大,车牌号、驾驶员就都变得清清楚楚了。
我们都知道在现实中这种操作显然不存在,望远镜的分辨率和极限星等受口径限制。所以,在拍摄流星时,必然会撞到这些物理定律设置的障碍。
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这里的错误设置其实比较隐蔽在天文的其他领域不常遇到容我慢慢道来。上篇文章我们说到增益就是光电子和ADU的比值这个比值是可以设置的。如果设置的比较大一个光电子对应的ADU就更多画面就更亮。一般天文观测中常常把CCD设置成一个电子对应一个ADU或者多个电子对应一个ADU。但是对于流星观测曝光时间非常短所以电子数很少可能只有几个十几个所以我们不由自主得把增益设置得非常高这时候一个电子就会对应好几个ADU。
这样做有什么问题呢分析两种情况。不考虑其他噪声假设我们相机的ADC是8位的它可以输出的值为0-255。第一种设置增益为较低的1e/ADU这个单位与相机控制页面的设置是相反的那么他能拍到的最暗的亮度就是1ADU对应1个电子最亮就是255ADU255个电子相差255倍。第二种设置增益设置为0.2e/ADU那么最暗就成了5ADU1个电子最亮还是255ADU只对应51个电子最亮和最暗只差51倍。电子数多于51ADU值也无法继续增加了。这个最亮最暗相差多少倍就是摄影中常说的“动态范围”高感降低了动态范围。
这样做有什么问题呢分析两种情况。不考虑其他噪声假设我们相机的ADC是8位的它可以输出的值为0-255。第一种设置增益为较低的1e/ADU这个单位与相机控制页面的设置是相反的那么他能拍到的最暗的亮度就是1ADU对应1个电子最亮就是255ADU255个电子相差255倍。第二种设置增益设置为0.2e/ADU那么最暗就成了5ADU1个电子最亮还是255ADU只对应51个电子最亮和最暗只差51倍。电子数多于51ADU值也无法继续增加了。这个最亮最暗相差多少倍就是摄影中常说的“动态范围”高感降低了动态范围。
这样暗的目标确实显得更亮了但是相机对亮暗的分辨能力却降低了。第一种设置下的52-255个电子在第二种设置下全部过曝ADU值定格在了255。所以对于亮的目标我们就无法知道它的亮度了因为52电子和255电子一样亮。这就造成我们的摄像头虽然极限星等很高比如5等但是画面中2等的恒星就开始过曝了。如果有亮流星出现画面可能会有一大片白对流星的坐标测量也会出问题。
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![](image/20221008064651.png)
亮度、对比度的设置与增益也类似。有人为了画面“干净”“清晰”把对比度拉到非常高画面就变成了一种诡异的情况天光背景几乎被压到0所以也没有什么可见的噪声然后比天光亮一点点的东西全都变成了255恒星、流星出现就是巅峰。这种类似二值图的视频完全没有亮度信息可言。下图是用photoshop进行的演示。
亮度、对比度的设置与增益也类似。有人为了画面“干净”“清晰”把对比度拉到非常高画面就变成了一种诡异的情况天光背景几乎被压到0所以也没有什么可见的噪声然后比天光亮一点点的东西全都变成了255恒星、流星出现就是巅峰。这种类似二值图的视频完全没有亮度信息可言。下图是用photoshop进行的演示。
![](image/curve.png)
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在对天体做测光的时候都是把它的亮度与周围的天光相减。天光的亮度是测光中很重要的数据。比如测到一颗星A的亮度是50而它周围天光的亮度是20这样我们就知道属于这颗星的亮度是30。如果另一颗星B测到是80那么它的亮度就是60B星的亮度是A星的两倍。之所以能得到这个结论是因为常见的CMOS和CCD是线性器件在工作范围内接受到的光子数与输出的ADU值成正比ADU两倍就是光子数两倍。
但如果我们调整了亮度和对比度把整个画面压低了30这时候画面中的天光就都变成负值了所以输出值是0,毫无噪声而A星变成了20B星变成了50。可以看到两颗星的比值不再是两倍了。也就是说天光背景没了线性就被破坏了。
但如果我们调整了亮度和对比度把整个画面压低了30这时候画面中的天光就都变成负值了所以输出值是0而A星变成了20B星变成了50。可以看到两颗星的比值不再是两倍了。也就是说天光背景没了线性就被破坏了。
所以不要把天光背景压到小于0等于0也不行。如果天光背景是0那由于读出噪声的存在很多像素值随机波动时还是会小于0而被截断成0所以测得的天光平均值会有偏离。这就是为什么天文摄影中有个设置叫做“偏置”通常设置成大于0就是为了避免读出噪声被0截断。天文摄影中的叠加就是依赖器件的线性所以偏置和偏置场的拍摄非常受重视。