pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2017-8-3-271-278pimi-333Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА ЦИФРОВОЙ КАМЕРЫ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙRESEARCH OF DIGITAL CAMERA DYNAMIC RANGE ON THE IMAGING PROCESSING BASISСутковскийМ.SutkowskiM

Институт микроэлектроники и оптоэлектроники 

ул. Нововейская 15/19, Варшава 00-665

Institute of Microelectronics and Optoelectronics

15/19 Nowowiejska Str., Warsaw 00-665

СавковаЕ. Н.SaukovaYa. N.

Адрес для переписки: Савкова Е.Н. – Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65, г. Минск 220013,   e-mail: evgeniya-savkova@yandex.ru

Address for correspondence: Saukova Ya. – Belarusian National Technical University, Nezavisimosty Ave., 65, Minsk 220013, Belarus   e-mail: evgeniya-savkova@yandex.ru

savkova@yandex.ruВаршавский политехнический университетПольшаWarsaw University of TechnologyPolandБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus20172709201783271278Copyright © Сутковский М., Савкова Е.Н., 20172017Сутковский М., Савкова Е.Н.Sutkowski M., Saukova Y.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/333

Цифровые изображения позволяют определять фотометрические и колориметрические свойства объектов при условии валидации всех элементов измерительного канала (цифровой камеры, программного обеспечения, дисплея) и решения проблемы ограничения их динамических диапазонов. Целью работы являлось исследование динамического диапазона цифровой камеры для ее дальнейшего использования в фотометрических и колориметрических измерениях.

Лаборатория фотоники в Институте микроэлектроники и оптоэлектроники (Варшавский технический университет, Польша) проводила сличительный эксперимент для определения порога чувствительности, линейности и диапазона применения цифровой камеры. Цветовые мишени были созданы на дисплее в виде аттестованных цветовых однородных полей и регистрировались с помощью цифровой камеры с пошагово увеличивающимся временем экспозиции, а затем осуществлялась обработка изображений и калибровка камеры в красном, зеленом и синем цветовых каналах для получения калибровочных зависимостей. Авторами предложен метод расширения динамического диапазона цифровой камеры для красного, зеленого и синего цветовых каналов интенсивностей посредством сопряжения градуировочных зависимостей и определения истинной яркости точки на объекте расчетным путем.

Полученные калибровочные зависимости (триады) имели форму петли гистерезиса и позволили расчетным путем расширить динамический диапазон. Эксперименты показали, что точность данного метода составляет ± 3–5 %. 

Digital images provide to determine photometric and colorimetric properties of objects subject to validation all elements of a measuring channel (digital camera, software, display) and solve the problem of their limited dynamic ranges. The aim of the study was to explore the dynamic range of a digital camera for use in photometric and colorimetric measurements.

The Laboratory of Photonics at the Institute of Microelectronics and Optoelectronics (Warsaw Technical University, Poland) conducted a comparative experiment to determine the threshold of sensitivity, linearity and range of application the digital camera. Color target sets with certified brightness and chromaticity were created at the terminals and recorded with a digital camera with different exposure times. The authors propose a method to extend the dynamic range of a digital camera for red, green and blue color channel of intensities by pairing the calibration dependencies, and determine the true brightness and color of a point on the object by calculation.

Calibration dependencies (triads) of digital camera for red, green and blue color channels intensities were constructed. These dependences allow determining lower and upper bounds of the dynamic range. Each triad has a form of the hysteresis loop. The experiment showed that the accuracy of this method is ± 3–5 %. 

цифровая камерадиапазонобработка изображенийdigital cameradynamic rangeimagingReferencesWard P. Working with digital cameras: lessons learned operator skills. Moscow, Mir Publ., 2001, 301 p. (in Russian).Ward P. Working with digital cameras: lessons learned operator skills. Moscow, Mir Publ., 2001, 301 p. (in Russian).Lynch R. The Usage of Adobe Photoshop 6. Special edition, Moscow, Publishing house «Williams», 2001, 880 p. (in Russian).Lynch R. The Usage of Adobe Photoshop 6. Special edition, Moscow, Publishing house «Williams», 2001, 880 p. (in Russian).Reihard E., Ashikhmin M., Gooch B. and Shirley P. «Colour Transfer between Images». YIEEE Computer Graphics and Application, Appied perception, September/ October 2001, pp. 34–41.Reihard E., Ashikhmin M., Gooch B. and Shirley P. «Colour Transfer between Images». YIEEE Computer Graphics and Application, Appied perception, September/ October 2001, pp. 34–41.Goden J. Colorimetric in the rendering performance. Moscow, Technosphere Publ., 2008, 328 p. (in Russian).Goden J. Colorimetric in the rendering performance. Moscow, Technosphere Publ., 2008, 328 p. (in Russian).Rudakov P.I., Safonov V.I. Processing of signals and images. MATLAB 5х. Moscow, Technosphere Publ., 1998, 503 p. (in Russian).Rudakov P.I., Safonov V.I. Processing of signals and images. MATLAB 5х. Moscow, Technosphere Publ., 1998, 503 p. (in Russian).Margulis D. Photoshop for professionals. Minsk, Popurry Publ., 1999, 304 p. (in Russian).Margulis D. Photoshop for professionals. Minsk, Popurry Publ., 1999, 304 p. (in Russian).Zuikov I., Saukova Y. The Method of measuring the intensity of the light source. Patent G 01 J 1/00 By 10453. Application № а20051233/ Registered in the State register.Zuikov I., Saukova Y. The Method of measuring the intensity of the light source. Patent G 01 J 1/00 By 10453. Application № а20051233/ Registered in the State register.Süsstrunk S., Buckley R., Swen St. Standard RGB Color Spaces. Laboratory of audio-visual Communication (EPFL), Xerox Architecture Center, Apple Computer Lausanne, Switzerland; Webster, NY; Cupertino, CA. Available at: https://infoscience.epfl.ch/record/34089/files/SusstrunkBS99.pdfSüsstrunk S., Buckley R., Swen St. Standard RGB Color Spaces. Laboratory of audio-visual Communication (EPFL), Xerox Architecture Center, Apple Computer Lausanne, Switzerland; Webster, NY; Cupertino, CA. Available at: https://infoscience.epfl.ch/record/34089/files/SusstrunkBS99.pdfStarovoitov V. V., Golub Yu. I. Digital image, from receipt to processing. Minsk, United Institute of Informatics problems, National Academy of Sciences of Belarus, 2014, 202 p. (in Russian).Starovoitov V. V., Golub Yu. I. Digital image, from receipt to processing. Minsk, United Institute of Informatics problems, National Academy of Sciences of Belarus, 2014, 202 p. (in Russian).Dvorkovich V.P., Dvorkovich A.V. Digital video information systems (Theory and Practice), Moscow, Technosphere Publ., 2012, 1008 p. (in Russian).Dvorkovich V.P., Dvorkovich A.V. Digital video information systems (Theory and Practice), Moscow, Technosphere Publ., 2012, 1008 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.