Как оптимизировать обнаружение изменений яркости в неподвижном объекте?

Question

Моя задача

Я хочу использовать цифровую камеру для съемки медленных изменений объекта в научных целях с учетом следующих ограничений:

• Камера Canon EOS Rebel T5i.
• Положение объекта, камеры и освещения фиксировано. Изменения освещения незначительны.
• Объект находится на расстоянии около 20 см от камеры.
• Мой основной интерес заключается в том, чтобы фиксировать небольшие изменения яркости или цвета света, рассеянного объектом, путем сравнения последующих изображений.
• Мой второстепенный интерес - детали поверхности объекта или где, соответственно, происходят вышеуказанные изменения.
• Мне не нужно нормализовать фотографии для сравнения с ссылками или аналогичными. Мне нужно только сравнить фотографии, сделанные одной камерой.
• Изменения объекта происходят в масштабе времени примерно час.

Обратите внимание, что это не для целей научной иллюстрации, а для сбора научных данных. Я по существу ругаю камеру как счетчик фотонов.

Что я делал до сих пор

• Используйте необработанный формат CR2 с камеры, поскольку он имеет более высокое разрешение по интенсивности (около 14 бит), чем любые форматы на основе RGB (8 бит).
• Отключите все автоматики, чтобы они не мешали сравнивать картинки.
• Установите фокус с помощью автофокуса на один примерный объект. Затем переключитесь на ручную фокусировку, чтобы заморозить его.
• Используйте максимальную диафрагму (F2.8) для максимальной резкости.
• Установите ISO на 100 (самый низкий собственный ISO камеры), чтобы уменьшить шум.
• Установите для времени экспозиции самое высокое значение, для которого необработанные данные не ограничены (за исключением, может быть, нескольких пикселей).
• Игнорировать другие настройки, такие как баланс белого, так как они не влияют на необработанные данные (но применяются в цифровой постобработке).

Вопрос

Это разумный подход или я что-то упустил?

Мое наибольшее беспокойство вызывает то, что итоговое время воздействия составляет около, с, что не использует весь потенциал того, что позволяет контекст научного эксперимента, что легко составляет 10 с времени воздействия.

Я знаю, что могу технически объединить данные из нескольких изображений, но это было бы очень утомительно.

Answer 1

Это разумный подход или я что-то упустил?

Вы делаете ошибочное предположение, что потребительские камеры, даже те, которые мы называем «профессиональными», предназначены для фотографических или документальных фотографий, достаточно точны для того, что вы просите их сделать. EOS Rebel T5i не является лабораторным прибором. Ни Canon EOS 1D X Mark II, ни Nikon D5, Sony α9, ни любая другая камера не предназначены для фотографирования вместо научных измерений .

Различия между кадрами точности вашей камеры относительно экспозиции могут быть больше, чем разница между кадрами вашего объекта. Допуски, которые полностью приемлемы для творческой и документальной фотографии, могут быть крайне недостаточными для лабораторных измерений.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, смотрите комментарии, следующие за этим ответом до Есть ли вменяемая причина, почему вместо этого exactly точно не равна ¹⁄₆₀?

Также связано:
ручной режим в DSLR с постоянным iso, выдержкой и диафрагмой, интенсивность изображения все еще меняется , в частности этот ответ
Почему нельзя регулировать скорости ISO, выдержки и диафрагмы, а не придерживаться фиксированной шкалы?

Answer 2

Я существенно злоупотребляю камерой как счетчиком фотонов.

Имейте в виду, что вы используете камеру бытового качества, а не измерительное устройство.

Мой главный интерес - захватить небольшие изменения яркости или цвета света, рассеянного объектом, путем сравнения последующих изображений.

[...]

Больше всего меня беспокоит то, что полученное время экспозиции составляет около ⅛s

Если вы хотите что-то измерить, вы, безусловно, хотите знать неопределенность измерения, особенно когда вы ищете небольшие изменения. Итак, когда вы набираете ⅛s, это ± 1%? ± 10%? Или абсолютное смещение? Это ничтожно мало?

Я бы провел несколько тестов, как изменяется скорость затвора, а затем оценил бы, насколько она значима для ожидаемого количества яркости, которое вы хотите измерить.

Если это важно, вы можете включить источник света с фиксированной яркостью в каждый снимок в качестве эталона для нормализации измерений яркости на всех ваших изображениях.