Балансный стабилизатор изображения SteadyShot | Стабилизатор изображения
Балансный оптический стабилизатор SteadyShot™
Балансный оптический стабилизатор изображения SteadyShot™ от Sony оснащен подвесом, который работает в 13 раз эффективнее, чем другие оптические системы, и позволяет снимать четкие кадры при полном зуме и во время движения, не используя внешние подвесы.
Преимущества балансного оптического стабилизатора изображений SteadyShot
В отличие от стандартных оптических систем стабилизации, которые используют один элемент объектива, балансный оптический стабилизатор изображения SteadyShot сдвигает весь объектив и матрицу, что позволяет снимать при мощном зуме и эффективно компенсировать сильное дрожание камеры.
Стандартная система стабилизации изображения
Стандартные оптические стабилизаторы сдвигают только один элемент объектива, что компенсирует лишь малую часть размытости кадра, сделанного при мощном зуме или в движении.
Они также снимают в периферийных областях объектива, что ухудшает качество.
Оптический стабилизатор Optical SteadyShot
Подвес в балансном оптическом стабилизаторе SteadyShot сдвигает весь объектив и матрицу. Он в 13 раз лучше, чем другие подвесы, и позволяет делать четкие кадры через центральную часть объектива при съемке на телеобъектив или в движении.
Для просмотра этого видео в Youtube примите все файлы cookie.
Зайдите в настройки файлов cookie ниже и включите сохранение файлов cookie для Youtube в разделе «Функциональные».
Инновационный механизм
Балансный оптический стабилизатор изображения SteadyShot от Sony использует уникальный подвес и алгоритм, чтобы управлять объективом и матрицей для компенсации дрожания камеры, что позволяет получать невероятно четкие кадры.
Для просмотра этого видео в Youtube примите все файлы cookie.
Зайдите в настройки файлов cookie ниже и включите сохранение файлов cookie для Youtube в разделе «Функциональные».
Механическая конструкция подвеса
Сдвиг встроенного объектива и матрицы
Sony разработала мощный механизм для SteadyShot. Он состоит из двух компактных экономичных приводов, которые управляют объективом и матрицей в поперечной и вертикальной оси, корректируя дрожание камеры, чтобы предотвратить размытость кадров. А умный алгоритм компенсирует вибрации вдоль продольной оси, что также обеспечивает четкость картинки.
Привод для вертикальной оси
Привод для поперечной оси
[1] Вертикальная ось [2] Поперечная ось
Компенсация движения благодаря умному алгоритму
Определение типа движения камеры: намеренное и ненамеренное
Программное обеспечение от Sony определяет тип движения: намеренное и ненамеренное. Когда датчик угловой скорости выявляет дрожание камеры, эта система анализирует вибрации в реальном времени, затем без задержек определяет их тип, что позволяет эффективно компенсировать ненамеренные вибрации и оставлять без изменений намеренные движения.
Интеллектуальный активный режим
Поддержка балансного стабилизатора изображения SteadyShot
Интеллектуальный активный режим от Sony использует покадровый анализ и 5-осевую стабилизацию изображения, что позволяет компенсировать дрожание камеры во время движения.
[1] Оригинальный кадр [2] Кадр в движении [3] Кадр с компенсацией движения
Наш инновационный балансный оптический стабилизатор изображения SteadyShot, разработанный и улучшенный для Handycam®, теперь доступен и для моделей Action Cam.
* Смоделированное изображение
Эффективное решение для камеры Action Cam
Динамичные фильмы без размытых кадров
Настраиваемый балансный оптический стабилизатор изображения SteadyShot позволяет скорректировать дрожание камеры даже в самых сложных условиях съемки. Он оснащен зафиксированным передним объективом с защитой от брызг и влаги, а также сверхкомпактным объективом и подвесом матрицы для съемки захватывающих динамичных сцен.
[1] Традиционная модель [2] Балансный оптический стабилизатор изображения SteadyShot
Невероятные фильмы в высоком качестве с Action Cam
Благодаря балансному оптическому стабилизатору изображения SteadyShot вы сможете получить динамичную картинку без размытых кадров.
Просто наведите Action Cam на нужный объект и снимайте фильмы высокого качества с захватывающими сюжетами.
Для просмотра этого видео в Youtube примите все файлы cookie.
Зайдите в настройки файлов cookie ниже и включите сохранение файлов cookie для Youtube в разделе «Функциональные».
СОПУТСТВУЮЩИЕ ПРОДУКТЫ
Вы недавно просматривали
Способы стабилизации изображения
Автор(ы): Карпухин Илья Викторович
Рубрика: Технические науки
Журнал: «Евразийский Научный Журнал №2 2016» (февраль)
Количество просмотров статьи: 6323
Показать PDF версию Способы стабилизации изображения
Карпухин И. В.
В статье исследуются способы стабилизации изображения. Рассмотрены основные технические характеристики, а также достоинства и недостатки разных способов.
Ключевые слова: стабилизация изображения, оптический стабилизатор, цифровой стабилизатор.
Введение
Современные требования, предъявляемые к оптическим приборам, сводятся в основном к сочетанию двух противоречащих друг другу характеристик: высокого углового разрешения и минимальной массы и габаритных размеров прибора. Эти требования сохраняются также для аппаратуры, работающей в условиях подвижного или недостаточно устойчивого основания. Для сохранения потенциальных возможностей оптических приборов в области разрешающей способности чаще сего используют различные дополнительные механические устройства, снижающие влияние движения основания на качество изображения. Такие устройства называют системами стабилизации изображения.
1 Способы стабилизации изображения
Существует два основных способа стабилизации изображения: оптический и цифровой (электронный). Электронная стабилизация изображения использует комплексный программный алгоритм улучшения качества изображения. Оптическая же является аппаратным решением.
1.1 Оптическая стабилизация изображения
Оптический стабилизатор состоит из двух элементов: детектора движения – системы гироскопов, которые фиксируют перемещение прибора в пространстве, и компенсирующей линзы. Принцип действия таков: компенсирующая линза в объективе смещается в противоположном направлении от зарегистрированного датчиком смещения. В результате лучи света на всех кадрах попадают в одну и ту же область на светочувствительной матрице. Снятие показаний с детектора происходит чаще, чем считывание данных с матрицы, и линза успевает скорректировать свое положение еще до снятия изображения с матрицы. Благодаря этому не возникает ни сдвигов изображения между кадрами, ни размытости в рамках одного кадра.
Одним из минусов оптического стабилизатора является использование при его производстве дорогостоящих и сложных механических элементов. Кроме того, наличие оптической группы из нескольких элементов может сказаться на светосиле объектива, то есть на способности обеспечивать тот или иной уровень освещенности изображения при данной яркости объекта.
В общем случае оптические стабилизаторы делятся на два вида: первые перемещают весь прибор на подвижном основании, вторые перемещают оптические элементы внутри прибора. В последних для стабилизации оптического изображения обычно применяются следующие элементы.
Зеркала. Для изменения направления визирного луча может быть использовано плоскопараллельное зеркало с внутренним или наружным отражающим покрытием. Чтобы повернуть линию визирования на заданный угол, зеркало поворачивают на половинный угол.
Клинья. Для малого отклонения визирного луча при значительном механическом перемещении применяются преломляющие оптические клинья. Два одинаковых клина, поворачивающихся в разные стороны на одинаковые угла, образуют клин с переменным углом отклонения луча.
Куб-призма. Состоит из двух прямоугольных призм, склеенных гипотенузными гранями, на которых имеются отражающие покрытия.
Куб-призма дает возможность изменения направления визирного луча больше, чем на 180˚.
Призма Дове, или призма прямого зрения. Эта призма оборачивает оптическое изображение сверху вниз. Призмой Дове пользуются для того, чтобы вращать изображение вокруг оси визирования.
Призма Пехана. Поскольку призма Дове имеет значительную длину, то в компактных устройствах для вращения изображения используют призму Пехана, представляющую собой склейку призмы Шмидта и полупентапризмы. Призма Пехана может работать и в сходящихся пучках, но потери света здесь больше, поэтому применяется она реже.
Жидкостный клин. Кювета с эластичными стенками, прозрачными окнами, заполненная прозрачной легкотекучей жидкостью, используется в системах стабилизации оптического изображения как регулируемый оптический клин. В зависимости от наклона стеклянного окна визирный луч, проходящий через кювету, отклоняется в ту или иную сторону.
Количество оптических элементов, используемых для стабилизации оптического изображения, непрерывно увеличивается. Здесь приведены только основные, применение которых в оптическом приборостроении стало традиционным.
1.2 Цифровая стабилизация изображения
Действие цифрового стабилизатора основано на анализе смещения изображения на матрице. Изображение считывается только с части матрицы, таким образом по краям остается запас свободных пикселей. Эти пиксели и используются для компенсации смещения прибора. Т.е. при дрожании кадра картинка перемещается по матрице, а процессор фиксирует колебания и корректирует изображение, смещая его в противоположном направлении.
В цифровых стабилизаторах отсутствуют подвижные части (в частности, оптические группы из нескольких линз). Это положительно сказывается на надежности, так как меньше элементов подвержены поломке. Кроме того, использование цифровых стабилизаторов изображения позволяет увеличить чувствительность светопоглощающих элементов (матрицы).
Также скорость реакции цифрового стабилизатора может быть выше, чем оптического.
У цифровых стабилизаторов есть ряд недостатков по сравнению с оптическими, в частности, при плохой освещенности получается изображение низкого качества. С увеличением фокусного расстояния объектива эффективность снижается: на длинных фокусах матрице приходится совершать слишком быстрые перемещения со слишком большой амплитудой, и она просто перестаёт успевать за «ускользающей» проекцией.
Таким образом, считается, что стабилизация сдвигом матрицы менее эффективна, нежели оптическая стабилизация.
2 Основные технические характеристики
Одним из основных параметров, характеризующих качество функционирования систем стабилизации оптического изображения, является динамическая точность, которая определяется ошибками стабилизации оптического изображения и ошибками слежения линии визирования за исследуемым объектом.
Задача определения точности стабилизации оптического изображения сводится к измерению угловых отклонений линии визирования при угловых и возвратно-поступательных переносных движениях основания, обусловленных качкой подвижного объекта.
Список используемых источников
-
Система стабилизации и наведения линии визирования с увеличенными углами обзора / В.А, Смирнов, В.С. Захариков, В.В. Савельев // Гироскопия и навигация, № 4. Санкт-Петербург , 2011. С.4-11.
-
Автоматическая стабилизация оптического изображения / Д. Н. Еськов, Ю. П., Ларионов, В. А. Новиков [и др.]. Л.: Машиностроение,1988. 240 с.
-
Стабилизация оптических приборов / А.
А. Бабаев -Л.: Машиностроение, 1975. 190 с.
А. Бабаев -Л.: Машиностроение, 1975. 190 с.
Стабилизатор изображения
Что он делает?
Этот плагин стабилизирует дрожащие стеки изображений с помощью алгоритма Лукаса-Канаде. Он поддерживает как изображения в градациях серого, так и цветные изображения.
Как это работает?
Используется отображаемый в настоящий момент срез в стеке изображений в качестве начальной ссылки или «шаблона»; Он оценивает геометрическое преобразование, необходимое для наилучшего выравнивания каждого из других срезов с «шаблоном». Оценка и выравнивание выполняются с использованием алгоритма Лукаса-Канаде; После выравнивания среза «шаблон» будет обновляться «на лету» по формуле:
новый_шаблон = а * старый_шаблон + (1 - а) * новый_выровненный_срез
, где a — «коэффициент обновления шаблона», который можно настроить при запуске плагина.
Для обработки очень больших стеков изображений импортируйте стек с включенной опцией «Использовать виртуальный стек».
Плагин предложит вам выходной каталог для хранения стабилизированной последовательности изображений.
Журнал изменений
07.02.2008: Первая версия
2008/02/10: Оптимизировано для скорости с использованием градиентных пирамид
2008/02/12: Проведена дальнейшая оптимизация скорости и исправлены ошибки
14.02.2008: Добавлена поддержка аффинного преобразования
15.03.2008: Улучшен пользовательский интерфейс
02/05/2008: добавлена поддержка записи макросов (спасибо Christophe Leterrier на univmed.fr)
11.01.2009: Добавлена поддержка коэффициентов преобразования журнала (можно повторно применить к другому стеку с помощью Image Stabilizer Log Applier)
11.01.2009: Процесс стабилизации можно прервать, нажав «ESC» или закрыв изображение
20.
01.2009: Исправлена ошибка времени выполнения, когда пользователь не устанавливает флажок Log_Transformation_Coefficients(спасибо Нико Стурману из UCSF)12.06.2009: Исправлена ошибка, которая влияла на 32-битные входные изображения с плавающей запятой (спасибо Дереку Бейли)
01.2009: Исправлена ошибка времени выполнения, когда пользователь не устанавливает флажок Ссылка
К. Ли, «Подключаемый модуль стабилизатора изображения для ImageJ», https://www.cs.cmu.edu/~kangli/code/Image_Stabilizer.html, февраль 2008 г.
Лицензия
Авторское право ( C) 2008-2009 Кан Ли. Все права защищены.
Настоящим предоставляется разрешение на использование, копирование, изменение и распространение этого программного обеспечения в любых целях без взимания платы при условии, что данное уведомление полностью включено во все копии любого программного обеспечения, которое является копией или модификацией этого программного обеспечения, а также во все копии сопроводительной документации для такого программного обеспечения.
Любое использование этого программного обеспечения в коммерческих целях категорически запрещено без предварительного получения явного согласия автора.
ДАННОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДОСТАВЛЯЕТСЯ «КАК ЕСТЬ», БЕЗ КАКИХ-ЛИБО ЯВНЫХ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ ГАРАНТИЙ. В ЧАСТНОСТИ, АВТОР НЕ ДАЕТ КАКИХ-ЛИБО ЗАЯВЛЕНИЙ ИЛИ ГАРАНТИЙ В ОТНОШЕНИИ КОММЕРЧЕСКОЙ ПРИГОДНОСТИ ЭТОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЛИ ЕГО ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЙ КОНКРЕТНОЙ ЦЕЛИ.
Стабилизация изображения — обработка изображений
Содержание
- Введение
- Фон стабилизации изображения
- Фокусные расстояния
- Слабое освещение
- Предотвращение смазывания изображений с помощью более коротких выдержек
- Установка короткой выдержки
- Методы стабилизации изображения
- Штативы
- Оптический стабилизатор изображения
- Оптическая стабилизация изображения со сдвигом датчика
- Другие методы стабилизации изображения
- Измерение качества вашей системы стабилизации изображения
- Заключение
- Ссылки
Введение
Стабилизация изображения показывает, насколько стабильна оптическая система камеры во время захвата изображения.
Если камера не стабильна, изображение будет размытым. Есть много причин размытых фотографий, таких как плохие условия освещения, использование длинных фокусных расстояний и длинная скорость затвора в сочетании с дрожанием камеры при съемке с рук.
Фон стабилизации изображения
Фокусные расстояния
Фокусное расстояние — это расстояние между основным уровнем системы линз и точкой фокусировки изображения на бесконечность. В зависимости от размера области записи он определяет угол обзора.
Широкоугольная камера, например, имеет короткое фокусное расстояние, что означает, что точка фокусировки перемещается ближе к основному уровню. При коротком фокусном расстоянии угол увеличивается, область приема расширяется, а объект изображения отображается меньше. Для правильной экспозиции датчик камеры должен захватывать определенное количество света.
Слабое освещение
В условиях слабого освещения необходимо отрегулировать свет для достижения правильной экспозиции.
Вы можете выполнить эту настройку, изменив диафрагму, чувствительность ISO и скорость затвора. Таким образом, в условиях низкой освещенности вы можете добиться большего количества света, выбрав большую диафрагму, более высокую чувствительность или более медленную скорость затвора. Однако чем темнее становится, тем меньше возможностей.
Во многих случаях максимальной диафрагмы недостаточно, а увеличение чувствительности отрицательно сказывается на качестве изображения. В этом случае уменьшение скорости затвора является единственным выходом.
Использование более продолжительной экспозиции может помочь скорректировать экспозицию в условиях низкой освещенности. Однако чем медленнее выдержка, особенно с ручной камерой, тем больше вибраций камеры потенциально будет улавливаться и приводить к размытым изображениям.
Предотвращение смазывания изображений с помощью более коротких выдержек
Как правило, выдержка должна быть не меньше обратной величины фокусного расстояния.
T = 1/фокусное расстояние
Чтобы избежать смазывания изображения при съемке с рук, помните, что чем больше фокусное расстояние (эквивалент фокусного расстояния 35 мм), тем короче должна быть выбранная выдержка. Использование слишком большого фокусного расстояния приведет к увеличению видимых вибраций.
Изображение 1: Сравнение ISO 100 — f/5,6 — 1/13 с — 200 мм (слева) с ISO 400 — f/5,6 — 1/50 с — 200 мм (в центре) и ISO 1600 — f/5,6 — 1/200 с — 200 мм (справа).Установка короткой выдержки
В большинстве случаев можно установить более короткую выдержку, выбрав большую диафрагму или более высокую чувствительность ISO в настройках камеры. Однако часто камера не обеспечивает правильных настроек в соответствии с предпочтениями фотографа. Например, фотографу может понадобиться меньшее значение диафрагмы, чем доступно. Выберите более высокую чувствительность ISO, чтобы решить эту проблему, но это часто может привести к усилению сигнала изображения до уровня, который увеличивает шум и снижает качество изображения.
Если более короткая выдержка не может быть достигнута с помощью настроек камеры, вы можете использовать другие методы стабилизации вне настроек для получения изображений без смазывания.
Методы стабилизации изображения
Важно понимать, что короткая выдержка — лучшее решение для съемки быстро движущегося объекта. Без короткой выдержки движение движущегося объекта приведет к размытию изображения даже при использовании методов стабилизации, перечисленных ниже.
Изображение 4: Движение во время экспозиции приводит к размытию (слева). Когда нет движения, изображение может быть четким (справа)Штативы
Классический способ предотвращения смазывания за счет медленной выдержки — использование штатива. Конечно, штатив не идеален, и его эффективность во многом зависит от прочности поверхности, на которой он стоит. Кроме того, спуск вручную может вызвать легкое дрожание камеры, поэтому рекомендуется использовать таймер автоспуска или пульт дистанционного управления камерой.
Какими бы надежными ни были штативы, их нельзя использовать во всех ситуациях. В результате сегодня большинство камер и объективов имеют встроенные стабилизаторы изображения либо в объективе (в объективе), либо в датчике (в камере), чтобы компенсировать проблемы со стабилизацией, такие как дрожание рук.
Оптический стабилизатор изображения
Оптический стабилизатор изображения в методе In-Lens содержит плавающий элемент линзы с соответствующими датчиками, противодействующими вибрациям. По сути, небольшие измерительные приборы регистрируют движение, вызванное фотографом, и передают информацию процессору, который затем создает корректирующую настройку с помощью плавающего элемента. Вы можете перемещать элемент как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях, чтобы сбалансировать рыскание (вращение по оси Y) и шаг (вращение по оси X).
Изображение 5: Вращение вокруг оси Y теперь называется рысканием или рысканьем, а вращение вокруг оси X известно как тангаж или тангаж.
Изображение 6: Плавающий элемент линзы (зеленый) перемещается в горизонтальном и вертикальном направлениях компенсировать вращательные движения вокруг осей x и y (справа).Оптический стабилизатор изображения в объективе особенно важен в камерах с оптическим видоискателем (например, в телеобъективах). Если стабилизатор активен, он начинает работать после нажатия кнопки спуска затвора наполовину. Оттуда информация о стабилизированном свете проходит через внутреннее зеркало камеры к оптическому видоискателю, позволяя объекту оставаться неподвижным в кадре.
Метод оптической стабилизации изображения в объективе является более распространенным методом стабилизации изображения, но он доступен не для каждого объектива.
Оптическая стабилизация изображения со сдвигом сенсора
Некоторые производители полагаются на стабилизатор на основе сенсора (внутрикамерный). По сравнению со стабилизатором в объективе, где датчик фиксируется, в этом методе используется свободно движущийся датчик, чтобы компенсировать дрожание камеры.
Другими словами, датчик смещается в нужном направлении по оси x или y в зависимости от движения камеры. Помимо стабилизации движений по осям x и y, стабилизаторы сдвига сенсора также могут компенсировать вращение вдоль оптической оси (крен), тем самым устраняя дрожание камеры по трем отдельным осям.
Важно отметить, что вы можете одновременно интегрировать стабилизатор камеры и объектива в систему камеры и объектива. В этом случае многие камеры выбирают одно или другое, но некоторые камеры используют оба одновременно. В этих случаях производители должны убедиться, что они не мешают друг другу и в конечном итоге не приводят к нежелательному размытию изображения.
Другие методы стабилизации изображения
В то время как вышеупомянутые методы стабилизации изображения называются (чисто) оптической стабилизацией изображения, дополнительные методы часто включают «неоптические» аспекты.
Например, некоторые производители мобильных телефонов используют методы для объединения нескольких недоэкспонированных изображений с более коротким временем экспозиции с регулярно экспонируемым изображением путем совмещения изображений друг с другом и связывания уровней сигнала с окончательным изображением. Другой метод заключается в объединении регулярно экспонируемого размытого изображения с краями недоэкспонированного резкого изображения. Одной из трудностей этих методов является определение «времени экспозиции» для изображения, о котором сообщается. Даже с учетом сказанного единственное, что имеет значение для пользователя, — это получение четкого изображения даже в условиях низкой освещенности.
Измерение качества вашей системы стабилизации изображения
Одним из наиболее эффективных методов измерения качества стабилизации изображения в вашей системе камеры является использование устройства имитации тряски и тестовых таблиц. ISO 20954-1 описывает этот метод. 1 С помощью этого типа устройства вы можете определять и контролировать дрожание камеры для получения сравнимых результатов.
После настройки устройства камера может зафиксировать тестовую диаграмму с четкими изображениями и другими потенциальными структурами при различном времени экспозиции. Оценка краев покажет, какое время экспозиции приведет к размытию краев.
Если время экспозиции нельзя контролировать, процесс немного усложняется. Например, когда уровень освещенности на тестовой таблице изменяется (уменьшается), камера вынуждена реагировать либо открытием диафрагмы, повышением уровня чувствительности ISO, либо увеличением времени экспозиции. Повышение чувствительности ISO приведет к повышению уровня шума или потере (снижению шума) малоконтрастных мелких деталей, известной как потеря текстуры. Увеличение времени экспозиции снова приведет к размытию краев при отсутствии метода стабилизации изображения. Для этих ситуаций тестовая диаграмма должна быть более сложной с целями для анализа шума и потери текстуры.
Заключение
Стабилизация изображения показывает, насколько стабильна оптическая система камеры во время съемки. Без стабильной системы изображения будут выглядеть размытыми, что повлияет на общее качество изображения. Такие методы, как использование штатива, оптического стабилизатора или оптической стабилизации изображения со сдвигом сенсора, могут улучшить стабилизацию изображения. Также важно проверить качество возможностей стабилизации изображения камеры.
При тестировании камеры мы рекомендуем следовать стандарту ISO 20954-1 и использовать тестовую таблицу со скошенными краями и устройство, имитирующее дрожание камеры. Это устройство позволит вам определить уровень дрожания, а затем быстро протестировать различные времена экспозиции с помощью тестовой таблицы наклонных краев и посмотреть, какие из них приводят к наибольшему размытию. Для тестирования при слабом освещении мы советуем использовать диаграмму с мишенями для измерения шума и потери текстуры.