Суммарная погрешность преобразования и динамический диапазон системы

Исследование канала регистрации изображения

 

Работу выполнили:

студенты гр.4084/11:

Майоров А.А.

Когинов С.Ю.

Мелехин Г.А.

Горбунов Д.Н.

Работу проверил:

Доцент кафедры ИУС

Сараджишвили С.Э.

 

Задание

· Определить пространственную погрешность преобразования (неодинаковость преобразования отдельных пикселей);

· Определить временные шумы;

· Измерить неравномерность фона (темнового сигнала);

· Определить суммарную приведенную погрешность преобразования. Сделать вывод о динамическом диапазоне системы.

 

Пространственная погрешность

Определение пространственной погрешности состояло из нескольких этапов:

· Регистрация двух одинаковых кадров с помощью программы Logitech Webcam Software;

· Получение в Mathcad разностного кадра. Определение среднеквадратического отклонения пиксел в разностном кадре;

· Вывод в графическом окне зависимости амплитуды пикселов от номера для всех (трех) кадров.

Программа считывания в Mathcad двух кадров, получения разностного изображения и нахождение среднеквадратического отклонения пикселов в разностном кадре:

Временные шумы

Определение временных шумов состояло из нескольких этапов:

· Регистрация с помощью программы Logitech Webcam Software 100 кадров;

· Определение в среде Mathcad среднеквадратического отклонения одного из пикселей во всех 100 кадрах.

 

Посчитаем в цикле значения пиксела (239, 319) от каждого кадра.

Программа в Mathcad:

Неравномерность фона

Определение неравномерности фона состояло из следующих этапов:

· Закрыть зрачок камеры. Зарегистрировать кадр;

· Поставить перед камерой белый лист. Добиться его равномерной освещенности. Зарегистрировать еще один кадр;

· Определить неравномерность фона по координатам X и Y.

Полученные кадры:

 

Программа обработки в Mathcad:

Кадр белого листа получился неравномерно освещенным, поэтому среднеквадратическое отклонение для второго кадра гораздо больше, чем для первого. При вычислении суммарной погрешности погрешность для изображения с белым фоном учитывать не будем.

Суммарная погрешность преобразования и динамический диапазон системы

На каждый пиксел полученного данной системой изображения влияет пространственная и временная погрешности, а так же неравномерность фона. Если сложить среднеквадратические отклонения по всем трем параметрам, то получим суммарную погрешность преобразования равную 2.989 + 1.559 + 1.027 = 5.575, примерно 6, при возможных значениях пиксела от 0 до 255. Следовательно, погрешность составляет примерно 2,4%.

 

На каждый пиксел получаемого из канала изображения приходится 8 бит информации (2⁸ = 256), но суммарная погрешность составляет почти 2-3 бита, следовательно, на каждый пиксел остается только 5-6 бит.

Можно сделать вывод, что канал регистрации изображения выделяет не 256 уровней, а только 32-64 различных уровня.