光學(xué)圖像測試之景深效果測試

Bokeh（背景虛化），指成像的焦外部分呈現(xiàn)模糊的美學(xué)效果，它在視覺上吸引我們關(guān)注圖像某一特定的區(qū)域（通常是主體部分），如下圖一所示人物主體突出，背景呈現(xiàn)模糊效果。

圖一 雙攝bokeh示例圖

景深基本原理介紹

立體視覺主要研究如何借助（多圖像）成像技術(shù)從（多幅）圖像中獲取場景中物體的距離（深度）信息。雙目立體視覺，則是使用兩臺攝像機獲得同一場景的兩幅視點不同的圖像，通過視差信息獲得深度信息。

如下圖所示是雙目橫向模式成像示意圖，兩個鏡頭R和T中心的連線為基線B，空間中的點P在R和T中成像分別對應(yīng)點p和p’，利用相似三角形原理則可以計算出P點的景深Z：

其中d=，為P點在左右圖像中的視差；f為攝像頭的焦距。

圖二 平行雙目成像中的景深

對于給定基線b和焦距f的雙攝設(shè)備，系統(tǒng)的景深范圍受到雙攝成像視差[dmin, dmax]的限制，景深信息被離散化成如圖三所示的平行平面，每個視差值對應(yīng)一個景深平面，通過左右圖像的視差圖可以映射成景深圖。

圖三 深度圖

景深效果客觀測試方法

展銳的測試主要是結(jié)合DXO測試進行的，我們在實驗室利用DXO的測試場景，從得出的結(jié)果來計算散景問題。另一方面我們從自己搭建的實驗室對景深做光圈、分離等驗證測試，如下圖四是實驗室場景一角，如圖五為拍攝規(guī)范：

圖四 實驗室場景

圖五 拍攝規(guī)范

1

主題/背景分割

主題和背景之間的精確分割是獲得類似DSLR結(jié)果的關(guān)鍵。當前 實現(xiàn)遭受深度圖分辨率太低，導(dǎo)致不精確的邊緣和深度估計誤差。后者通常導(dǎo)致背景中的銳利區(qū)域和/或?qū)ο笊系哪：齾^(qū)域，特別是在捕獲移動場景時。

2

等效光圈

在查看計算散景時，等效光圈不再取決于相機的物理特性，而是取決于應(yīng)用的圖像處理。我們通過比較測試場景的某些區(qū)域中的模糊水平與不同孔徑下的全幀DSLR的模糊水平來估計該值。

3

模糊漸變

模糊強度應(yīng)隨深度而變化?；拘は窨赡軆H包含兩個與傳感器平面或多或少平行的平面，但大多數(shù)場景具有更復(fù)雜的三維構(gòu)圖。因此，平滑模糊漸變對于實現(xiàn)類似DSLR的散景非常重要。

4

噪聲一致性

當更詳細地觀察計算散景圖像時，我們可以觀察到模擬的有趣副作用 - 即，計算模糊的區(qū)域完全沒有顆粒。這并不奇怪，因為模糊是一種眾所周知的去噪技術(shù)。然而，它導(dǎo)致散景具有不自然的外觀，因為DSLR在光線甚至撞擊傳感器之前光學(xué)地產(chǎn)生模糊。因此，在圖像的對焦區(qū)域和離焦區(qū)域中，噪聲是相同的。

5

散景人物

“角色”是攝影師在討論散景時的想法。不幸的是，對于完美的散景應(yīng)該是什么樣的，沒有普遍的共識。也就是說，在這方面，計算散景似乎比光學(xué)變體更簡單。目前沒有智能手機可以模擬光學(xué)漸暈，這會導(dǎo)致散景形狀在整個畫面中變化，也不會模仿非圓形的光圈，從而形成非圓形的散景形狀。也沒有任何紫色或綠色條紋（由色差引起），“肥皂泡”（由過度校正的球面像差引起）或“甜甜圈”（由反射折射鏡片引起）。一些攝影師依靠這些效果來實現(xiàn)特定外觀，但智能手機制造商似乎認為它們不會吸引普通用戶，因此提供不同的圓形形狀清晰度。

6

重復(fù)性

光學(xué)散景與曝光無關(guān)。然而，計算散景在明亮的條件下往往效果最好。更多的光增加了圖像中的信噪比并且有助于深度圖的計算。但即使在一致的照明下，我們發(fā)現(xiàn)許多設(shè)備的行為也不穩(wěn)定。沒有任何明顯的原因，一些圖像在一個圖像上可見，但在另一個圖像上不可見。有時散景模式完全失敗，無需任何模擬背景模糊即可捕獲圖像。

景深效果主觀測試方法

主觀測試主要根據(jù)以下場景進行分類，并對其進行等級劃分。在拍攝上也要有一定的針對性，如主體對象、主體形態(tài)、環(huán)境亮度、背景形態(tài)，拍攝距離等。

圖六主觀測試設(shè)計要素

紫光展銳在光學(xué)圖像測試上的能力

為了滿足產(chǎn)品研發(fā)以及客戶量產(chǎn)的需求，2014年起紫光展銳購買了業(yè)界先進的測試設(shè)備、建設(shè)了專業(yè)的光學(xué)測試實驗室并建立了質(zhì)量評估模型，通過1000多項客觀測試指標以及多種場景下的主觀評價，對產(chǎn)品質(zhì)量做出綜合競爭力評估。目前紫光展銳光學(xué)測試實驗室每年為大量客戶提供調(diào)試和咨詢服務(wù)，以保證客戶產(chǎn)品的質(zhì)量。