Câmera com boa resposta linear à luz para precisão fotométrica?

Quero fotografar salas e espaços em ambientes fechados, áreas cobertas ao ar livre e obter boas medidas de iluminação. As fontes de luz serão sol, céu e artificiais. Outro uso é fotografar materiais lado a lado com uma variedade de refletividades, para obter medidas precisas dessas refletividades.

Eu posso lidar com a física - watts por metro quadrado esteradiano e tudo isso. Eu só preciso de uma câmera onde eu possa ter certeza de que os valores de pixel são proporcionais à iluminação física - sem correção de gama gama, curvas ou outras melhorias, etc.

Eu poderia usar o RAW, mas preferiria usar formatos comuns para tamanhos menores. Dos formatos de 8 bits / canal, apenas me serão 256 valores distintos; Eu posso conviver com isso, já que posso suportar amplamente as exposições. Não há moção para se preocupar.

Quais câmeras prontas para uso são mais adequadas para esse uso? Ou, como alternativa, como testar uma determinada câmera para linearidade e precisão?

Parece que você precisa de um dispositivo de imagem científica. Disseram-me quando trabalhei com essas coisas que os dispositivos de imagem CCD de nível científico são os dispositivos mais lineares conhecidos pelo homem, em contraste com os analisadores de imagens discutidos por @Guffa. Estou falando de câmeras feitas por fotometria, pco (o sensicam) ou dispositivos feitos para astrofotografia ou microscopia.

Esses geradores de imagens são diferentes dos dispositivos de geração de imagens de classe comercial:

• Sem lente. Você tem que suprir isso; este é um detector puro. A montagem é tipicamente C ou F.
• Não há pixels quentes ou pixels frios (pelo menos na faixa de US $ 20k / chip). Se houver, retorne ao fabricante para uma substituição.
• Alguns anos atrás, 1280x1024x8fps era considerado muito bom. Talvez eles tenham crescido desde então, eu não sei.
• Você pode bin (combinar pixels para aumentar a sensibilidade do dispositivo e diminuir a resolução espacial).
• A lógica para ler pixels do dispositivo é muito boa. Em dispositivos mais antigos (mais de dez anos), houve um pequeno erro ao mover os valores de pixel de um pixel para o próximo para ler o valor no conversor analógico / digital na borda do chip. Esse erro é essencialmente zero em dispositivos modernos. Compare isso com os criadores de imagens CMOS, onde a leitura ocorre em cada pixel (e, portanto, a conversão A / D pode não ser a mesma de pixel para pixel).
• O chip é resfriado, geralmente de -20 a -40 C, para minimizar o ruído.
• Parte da especificação do fabricante é a eficiência quântica, ou a porcentagem de chance de um fóton ser convertido em elétron e registrado. Um CCD com backin pode ter um QE de cerca de 70-90% para um fóton verde (450 nm), enquanto outros podem estar mais na faixa de 25 a 45%.
• Esses termovisores são preto e branco puro, registrando um espectro indicado pelo fabricante e que pode ir para as faixas de IR e UV. A maior parte do vidro reduz os raios UV (é necessário obter vidro ou quartzo especial para deixá-lo passar), mas o IR provavelmente precisará de mais filtragem.

A soma dessas distinções significa que o valor de cada pixel se correlaciona muito com o número de fótons que atingiram a localização física do pixel. Com uma câmera comercial, você não tem garantias de que os pixels se comportarão da mesma forma que os outros (e, de fato, é uma boa aposta que eles não o façam) ou que eles se comportem da mesma maneira de imagem para imagem.

Com essa classe de dispositivo, você saberá a quantidade exata de fluxo para qualquer pixel, dentro dos limites do ruído. A média da imagem se torna a melhor maneira de lidar com o ruído.

Esse nível de informação pode ser demais para o que você deseja. Se você precisa ter uma nota comercial, aqui está um caminho a seguir:

• Obtenha um chip de imagem Sigma (Foveon). Estes foram originalmente feitos para o mercado de imagens científicas. A vantagem desse chip é que cada pixel é vermelho, verde e azul se sobrepondo, em vez de usar um sensor Bayer, onde o padrão de pixel não se sobrepõe.
• Use esta câmera apenas na ISO 100. Não vá para as outras ISOs.
• Coloque a câmera na frente de uma fonte de luz de saída conhecida a uma distância conhecida. Quanto mais plana essa iluminação (ou seja, de ponta a ponta da câmera), melhor.
• Grave imagens em um determinado tempo de exposição e modifique o tempo de exposição para alterar o fluxo aparente no sensor ou altere sua fonte de luz.
• A partir desse conjunto de imagens, crie uma curva que mostre o valor médio do pixel em vermelho, verde e azul para um fluxo conhecido. Dessa forma, você pode converter a intensidade do pixel em fluxo.
• Se você tinha um perfil de iluminação completamente plano, também pode descrever o comportamento da sua lente: queda de borda.

A partir daqui, você pode tirar uma foto de uma sala (ou de outra coisa) em condições controladas, onde você sabe qual é a resposta e valida suas curvas.

Acho que a maioria das câmeras funcionaria para isso, desde que produzissem arquivos RAW (ou DNG) e que tivessem configurações de exposição manual.

Se você não usar o formato RAW, a imagem será processada. Isso geralmente significa que alguma curva é aplicada e sempre significa que você perde algumas informações. O formato RAW geralmente possui uma resolução de dados mais alta (por exemplo, 12 bits por pixel em vez de 8), e a compactação JPEG descarta muita informação.

Eu não acho que você possa obter um resultado completamente linear de qualquer câmera, o chip simplesmente não foi projetado com uma resposta completamente linear como o aspecto mais importante. Portanto, você ainda precisaria de uma curva de ajuste para converter os valores de pixel em valores de luminância. Você pode fotografar uma escala de cinza para determinar a resposta para cada tom.

Você deve usar as configurações manuais da câmera para obter um resultado consistente. Você pode ter configurações diferentes para quantidades diferentes de luz, mas como a resposta não é completamente linear, acho que você precisa de uma curva de ajuste separada para cada configuração.

Se você precisar fotografar em JPEG, verifique se a câmera possui boas configurações de imagem personalizáveis. Reduza o contraste e desative qualquer tipo de correção de realce ou sombra.

Por exemplo, na minha câmera, se eu fotografar o modo Natural com Contraste-4, Nitidez-4, é quase linear . Veja se você pode perguntar ao dpreview como seus testes são feitos ou apenas passar por todas as resenhas. tem curvas de tom. Pelo que entendi, a maioria dos outros fabricantes (na minha classe) não permite destaques lineares não compensados ​​na extensão do Pentax. Veja o link abaixo Dynamic Range comparedeContrast