Почему на фотографиях моей веб-камеры нет темных кадров?

Question

Я пытаюсь сделать несколько снимков с интервальной съемкой с помощью веб-камеры. Чтобы уменьшить шум, я пытаюсь взять темную рамку. Однако, когда объектив полностью закрыт, на изображении нет абсолютно никакого шума. Весь кадр равномерно черный. Выполнение выравнивания графики ничего не дает. Там нет информации об изображении. Шум появляется только при наличии небольшого количества света, но тогда я просто фотографирую источник света. Кажется, что датчик камеры выключается при очень низких уровнях освещенности.

Кто-нибудь еще видел такое поведение? Моя камера - IP-камера Foscam с сенсором CMOS. Насколько я понимаю, шум от разных источников присутствует постоянно ...

Чтобы привести конкретный пример, см. Изображение ниже ...

Это изображение с моей веб-камеры с небольшим количеством света, проходящего через щель. Вы можете ясно видеть яркую часть, содержащую шум (особенно внизу). Тем не менее, с обеих сторон нет шума, что так всегда. Я выбрал черную область с допуском 0. Из гистограммы видно, что шума абсолютно нет. Среднее = 0, STDDEV = 0. Вы также заметите, что самый яркий бит не сдулся, поэтому все изображение находится в пределах оптического диапазона камеры.

Я не думаю, что датчик обрезает шум внутри, как это было предложено, если только он не делает это для каждого пикселя. Это невозможно, хотя я верю, потому что как один пиксельный сенсор узнает, шум это или просто слабое освещение? Кажется, существует пороговое значение, ниже которого пиксели датчика не могут ничего зарегистрировать. Это не то же самое поведение, которое я вижу из моего D80.

Может ли кто-нибудь выдвинуть теорию о том, что происходит, и о том, как я могу судить об уровне освещенности, достаточном только для съемки при слабом освещении?

Answer 1

То, что, вероятно, происходит, имеет мало общего с сенсором камеры, как таковой. При обработке сигнала от датчика применяется шумоподавление. Похоже, что в случае с вашей веб-камерой процессор распознает «только шум» черной рамки и идет вперед и устраняет весь сигнал, чтобы избавиться от шума.

Answer 2

Ваша веб-камера будет применять пороговое значение для сигнала, поступающего с датчика, и обнулять любые значения ниже порогового значения. Так как самые темные части изображения в большинстве случаев являются помехами, эта схема уменьшает пропускную способность.

Поскольку ваша веб-камера в основном стирает эти значения, вы не сможете записать темную рамку. Если вы действительно этого хотели, вы могли бы записать равномерную темно-серую рамку, но вам пришлось бы очень усердно работать, чтобы убедиться, что вы фотографируете однородный серый без градиента яркости. Это почти наверняка не стоит.

Если шум в вашем интервале времени является проблемой, я бы обратился к программному обеспечению по снижению шума, предназначенному для видео, которое сможет сгладить шум во многих кадрах.

Answer 3

При использовании датчиков CCD и CMOS распределение составляющей постоянного тока шума датчика редко изменяется со временем (если только вы не планируете использовать камеру при экстремальных температурах). Это позволяет проводить эффективные заводские измерения и калибровку, что позволяет им автоматически измерять и удалять темную рамку. Поэтому я не думаю, что есть смысл пытаться сделать это самостоятельно.

Это не относится к другим датчикам, таким как камеры за пределами видимого спектра, которые требуют постоянного охлаждения, и тому подобное.