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测试身体相机的图像保真度

购买穿戴式和监控摄像头时,区分真相与炒作很重要。加拿大皇家骑警的一项研究发现,视频系统制造商的广告主张与现实之间存在重大差异。本文’目的是提供信息,以帮助读者识别最适合其执法行动的摄像机。

在作为建筑师的职业生涯中,我设计了50多个警察局。我父亲是一名警察,所以我已经与执法界及其问题保持密切联系。

通过建筑,我也对摄影艺术和技术领域产生了兴趣。几年前,在为社区警察局设计计划时,我遇到了大卫·科利(David Corley),后者与他的妻子苏(Sue)建立了 DSC实验室。 DSC实验室的产品在需要精确图像复制的世界范围内使用。该公司的主要客户是电影,电视和太空探索。

我和Corleys定期聚会,我很想从他们那里了解到DSC正在扩展到执法领域。我也很惊讶听到大卫’对治安中的图像质量的评论。用他的话说:“以目标为制作美观照片的娱乐业对图像质量的关注远胜于警务和医学,这在可笑之处在于图像的准确性可以使人的生与死有所不同。”

这让我感到关注,我发现虽然执法部门有影像专家,但仍有很大的改进空间。

本文将讨论:

  1. 为什么今天的图像控制比过去更加困难
  2. 造成问题的技术
  3. 实用的解决方案

在过去的30年中,摄影发生了翻天覆地的变化,从技术上来说,它与之前100年相对较简单的胶卷工艺有很大不同。传统的明胶-银图像复制胶片工艺是非常稳定的成像平台,具有可靠,可重复的特性。照明也更加一致。在数字摄影中,我们必须应对更多变量和产生最终图像所涉及的不同元素。这些包括:

图像显示。监视器和显示器使用多种不同的技术来生成图像。这会导致显示之间的差异。

照明。直到20世纪中叶,光都是由热产生的。太阳,石油和天然气灯,蜡烛,白炽灯泡都会产生热量。甚至电影放映机也使用燃烧的碳弧来照亮影片。如今,荧光灯,HID,感应和LED系统提供照明。这些每个都有不同的特征。

列印。当颜料改变时,该技术保持相对稳定。

产生准确代表原始场景的图像需要复杂的系统和设计来控制成像过程的各个方面—关键变量是灯光。

。光由辐射能波组成,但是人类可见的波长带覆盖了整个光谱的一小部分。

光由辐射能波组成,但是人类可见的波长带(可见光谱)覆盖了整个光谱的一小部分。

光由辐射能波组成,但是人类可见的波长带(可见光谱)覆盖了整个光谱的一小部分。

实际上,我们看不到光束比看到X射线要多,除非我们要么直接看光源本身,要么当射线撞击某物并被反射时。

颜色和光。这些是复杂的概念,不像看上去那样容易理解。物体的颜色是照射在其上的光的波长和物体的反射特性的组合。

让我们看一些例子。

在这里,我们在灰色面板的前面有黑色,白色和红色的卡片,被白光照亮。

在这里,我们在灰色面板的前面有黑色,白色和红色的卡片,被白光照亮。

现在关闭灯,一切都变黑了。将灰色面板替换为黑色。黑卡仍然存在,但是我们可以'不能看到它或后面板,因为它们正在吸收光而不反射光。

现在关闭灯,一切都变黑了。将灰色面板替换为黑色。黑卡仍然存在,但我们看不到它或后面板,因为它们正在吸收并且没有反射光。

我们如何解释这两个图像?我们知道中间卡是白色的。合理的解释是第二个场景被红色光源照亮。

我们如何解释这两个图像?我们知道中间卡是白色的。合理的解释是第二个场景被红色光源照亮。

现在让我们看看光的能级。 在此图片中描述。

在左侧,日光在可见光谱范围内产生大约相等的能量。右侧的石英和钨灯在光谱的蓝色端具有较低的能量,但在红外区具有较高的能量,这就是钨灯变热的原因。尽管颜色存在显着差异,但日光和钨均在可见光谱范围内平稳分布,没有峰和谷。现在将日光和钨光谱与其他现代光源进行比较。

荧光灯(左)和LED(右)之间几乎没有相似之处。许多LED上的恶性蓝色尖峰引起了人们对人类视力的潜在损害的严重医学关注。难怪相机在不同光源下难以再现某些颜色的问题。

现在,让我们看一下摄影中色彩还原的准确性。

在由不同类型的照明照亮并由具有不同感光度特性的相机拍摄的场景中准确再现色彩是一个挑战。这些图说明了问题。

让我们看看同一辆车的两个图像。第一张图片将汽车显示为绿色。第二,汽车是蓝色的。 

DSC实验室拥有即使在事件发生后也可以对图像进行色彩校正的技术,并且可以告诉我们这辆车实际上是蓝色的。

与电影和电视节目制作不同,警官在其身体摄像机捕获事件时无法控制照明。这就是为什么必须选择在各种条件下都能提供最精确图像再现的相机的原因之一。

问题是:警察部门如何为任务选择最佳的摄像机?

他们需要首先确定数十个身体佩戴式摄像机中的哪一个具有所需的基本功能,例如安装位置,摄像机控制和证据管理软件。一旦确定,他们应该获取最可能的候选者的样本,并在真实环境下进行相同的测试。

测试应比较以下图像质量问题:

*色彩还原精度。

*相机灵敏度。 BWC在各种照明条件下产生可用的图像至关重要。有时,军官在明亮的阳光下,而其他时候则在黑暗的小巷中。

*视野。一般而言,视野越广,失真越大,分辨率越低。这是选择《生物武器公约》的最大误解之一。给定相同的像素数,因为像素分布得更细,所以140度相机的分辨率是70度相机的一半。

*图像失真。视频中的嫌疑犯和细节必须易于辨认。没有高分辨率的图像和精细的细节,视频可能就毫无用处。警察不是三脚架。他们移动,特别是在追捕嫌疑人时。因此,我们需要图像稳定来应对犯罪嫌疑人和军官两套运动。

此集中的第二张图像显示了证据视频图像稳定的好处。

此集中的第二张图像显示了证据视频图像稳定的好处。

您如何在不同的相机中相同地测试所有这些不同的参数?

DSC邀请我出去看看’完成。该公司拥有50年为国际公司制造精密图像控制系统的经验,例如英国广播公司,佳能,加拿大广播公司,CTV电视网,NASA,美国国家海洋与大气管理局,松下,索尼等。该公司还向我展示了其在家庭办公室中获得专利的32.5万美元的摄像头测试设备。称为TACT(全自动照相机测试)的功能可帮助用户为任何应用选择最佳的照相机。

TACT将固定和移动测试模式与一个称为“ Humanoid Harry”的动画人物结合使用,以提供我认为是有史以来最全面的相机锻炼方法。每个摄像机在四种不同的照明条件下接受相同的测试:日光,钨丝灯,LED和荧光灯。

TACT使警察部门和其他对精​​确图像再现感兴趣的人能够在发现之前’为时已晚,以至于他们计划使用的系统不足以适合其运营。

TACT简单,有效并且完全保密。执法机构向DSC发送他们想要评估的相机品牌和型号的DSC样本。在测试相机的几天之内,DSC提供了全面的报告,可评估12个重要的图像质量参数。注意:许多相机制造商会将其当前型号的样品保存在TACT设施中以备测试。

TACT报告包括人形哈利视频的图形和图像,这些图像和图像是在日光,钨,LED和荧光灯下拍摄的。每组图形比较在相同光源下的四个摄像机。总共有四个光源,每个测试功能会生成16个图形。

DSC实验室的客户会收到一份简单的数字报告,其中记录了TACT分析的结果。

DSC实验室的客户会收到一份简单的数字报告,其中记录了TACT分析的结果。

来自人形机器人哈利滑冰视频的帧由四个不同的摄像头拍摄,所有摄像头都由相同的光源照明。

来自人形机器人哈利滑冰视频的帧由四个不同的摄像头拍摄,所有摄像头都由相同的光源照明。

出于科学的考虑,DSC还提供了许多数据图,这些数据图是从中生成上述数字的;这是一些示例图像和图形。

 

这些图很容易阅读。线条上方太亮,下方线条太暗;理论上完美的相机的痕迹会落在线上。

这些报告使您可以选择具有最重要功能的相机。在上面的示例中,相机A基本上太暗,尤其是在较浅的色调中;相机D在白色和黑色水平上都很出色,但中间色调太亮。

 

在肤色中,相机A最佳再现深色非洲肤色(第二段),相机C最佳再现浅亚洲肤色(第三段)。相机D’亚洲人的光线再现非常不好(第四部分,光线太浅,太绿/太蓝)。

DSC坚持保密并使用保密协议来保护所有人’从警察部门到相机制造商的利益。

TACT附带利益—花费数百万美元的纳税人钱对任何代理机构都是重大责任。通过提供无偏见的数据,TACT使客户确信他们正在做出正确的决定。

高质量BWC图像需要备份。图像控制不止于相机。我们必须选择并调整监视器,投影仪和打印机的位置,以确保我们在法庭上呈现的图像的科学准确性,这一点很重要。 DSC有一套完整的工具,称为“Scene2Screen”可以用于此目的。

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