¿Cámara con buena respuesta de luz lineal para precisión fotométrica?

Parece que necesita un dispositivo de imágenes científicas. Cuando trabajé con estas cosas, me dijeron que los dispositivos de imágenes CCD de grado científico son los dispositivos más lineales conocidos por el hombre, en contraste con los lectores de imágenes discutidos por @Guffa. Hablo de cámaras hechas por fotometría, pco (la sensicam), o aparatos hechos para astrofotografía o microscopía.

Estos generadores de imágenes se diferencian de los dispositivos de imágenes de grado comercial en que:

• sin lente Tienes que suministrar eso; Este es un detector puro. La montura suele ser una montura C o F.
• No hay píxeles calientes o píxeles fríos (al menos en el rango de $20k/chip). Si los hay, devuélvalos al fabricante para obtener un reemplazo.
• Hace unos años, 1280x1024x8fps se consideraba muy bueno. Tal vez han crecido desde entonces, no lo sé.
• Puede bin (combinar píxeles para aumentar la sensibilidad del dispositivo y disminuir la resolución espacial).
• La lógica de lectura de píxeles del dispositivo es muy buena. En dispositivos más antiguos (más de diez años), hubo un pequeño error al mover los valores de píxel de un píxel al siguiente para leer el valor en el convertidor analógico/digital en el borde del chip. Ese error es esencialmente cero en los dispositivos modernos. Compare esto con los generadores de imágenes CMOS, donde la lectura ocurre en cada píxel (y por lo tanto, la conversión A/D puede no ser la misma de píxel a píxel).
• El chip se enfría, generalmente a -20 a -40 C, para minimizar el ruido.
• Parte de la especificación del fabricante es la eficiencia cuántica, o el porcentaje de probabilidad de que un fotón se convierta en un electrón y se registre. Un CCD adelgazado hacia atrás podría tener un QE de alrededor del 70-90 % para un fotón verde (450 nm), mientras que otros podrían estar más en el rango del 25-45 %.
• Estos generadores de imágenes son en blanco y negro puro, registran un espectro indicado por el fabricante y pueden entrar en los rangos IR y UV. La mayoría de los vidrios cortan los rayos UV (tienes que conseguir un vidrio especial o cuarzo para dejarlos pasar), pero los IR probablemente necesitarán un poco más de filtrado.

La suma de estas distinciones significa que el valor de cada píxel se correlaciona en gran medida con la cantidad de fotones que impactaron en la ubicación física del píxel. Con una cámara comercial, no tiene garantías de que los píxeles se comporten de la misma manera (y de hecho, es una buena apuesta que no lo hagan), o que se comporten de la misma manera de una imagen a otra.

Con esta clase de dispositivo, sabrá la cantidad exacta de flujo para cualquier píxel dado, dentro de los límites del ruido. El promedio de imágenes se convierte entonces en la mejor manera de manejar el ruido.

Ese nivel de información puede ser demasiado para lo que quieres. Si necesita ir de grado comercial, aquí hay una manera de hacerlo:

• Obtenga un chip de imagen Sigma (Foveon). Estos se hicieron originalmente para el mercado de imágenes científicas. La ventaja de este chip es que cada píxel es rojo, verde y azul superpuestos entre sí, en lugar de usar un sensor Bayer, donde el patrón de píxeles no se superpone.
• Use esta cámara solo en iso 100. No vaya a los otros iso.
• Coloque la cámara frente a una fuente de luz de salida conocida a una distancia conocida. Cuanto más plana sea esta iluminación (es decir, vaya de un borde a otro de la cámara), mejor.
• Grabe imágenes en un tiempo de exposición dado y luego modifique el tiempo de exposición para cambiar el flujo aparente en el sensor o cambie su fuente de luz.
• A partir de este conjunto de imágenes, cree una curva que muestre el valor de píxel promedio en rojo, verde y azul para un flujo conocido. De esa manera, puede traducir la intensidad de píxeles en flujo.
• Si tenía un perfil de iluminación completamente plano, también puede describir el comportamiento de su lente, a saber, la caída del borde.

Desde aquí, puede tomar una foto de una habitación (o algo más) en condiciones controladas donde sabe cuál es la respuesta y valida sus curvas.

Creo que la mayoría de las cámaras funcionarían para esto, siempre que produzcan archivos RAW (o DNG) y que tengan ajustes de exposición manual.

Si no usa el formato RAW, la imagen será procesada. Esto generalmente significa que se aplica alguna curva, y siempre significa que se pierde algo de información. El formato RAW suele tener una resolución de datos más alta (por ejemplo, 12 bits por píxel en lugar de 8) y la compresión JPEG desperdicia mucha información.

No creo que puedas obtener un resultado completamente lineal con ninguna cámara, el chip simplemente no está diseñado con una respuesta completamente lineal como el aspecto más importante. Por lo tanto, aún necesitaría una curva de ajuste para traducir los valores de píxel en valores de luminancia. Puede fotografiar una escala de grises para determinar la respuesta de cada tono.

Debe usar la configuración manual en la cámara para obtener un resultado consistente. Puede tener diferentes configuraciones para diferentes cantidades de luz, pero como la respuesta no es completamente lineal, creo que necesita una curva de ajuste separada para cada configuración.

Si debe disparar JPEG, asegúrese de que la cámara tenga una buena configuración de imagen personalizable. Baje el contraste y desactive cualquier tipo de corrección de luces o sombras.

Por ejemplo, en mi cámara, si disparo en modo Natural con Contraste-4, Nitidez-4, es casi lineal . Vea si puede preguntarle a dpreview cómo se realizan sus pruebas, o simplemente revise todas sus revisiones como lo hacen. tienen curvas de tono. Por lo que deduzco, la mayoría de los otros fabricantes (en mi clase) no permiten reflejos lineales no compensados ​​en la medida del Pentax. Mira el enlace debajo Dynamic Range comparedyContrast