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相机自动对焦如何测试(二)

52RD.com 2017年11月7日 我爱研发网            参与:4人 我来说两句
  相机的自动对焦测试时还要测试AF speed和AF tracking 能力。

  除了AF系统的精确度和重复性,对于使用者时间也是一个非常重要的因素。对于用户来说,一个慢的AF系统可能是一个大问题,特别是当使用相机去拍摄快速变换的场景。

  测试流程

  对AF速度的测试流程是基于ISO15781。这个标准描述了拍摄时间和快门释放时间的测试。第一个包含了相机对焦的时间,第二个测试不包含自动对焦。所以拍摄时间和快门释放时间之间的差异就是AF速度。

  我们所使用的正如图6所示。待测设备放在三脚架上,并且在按钮上有一个机械手指。这个触发手指是和LED测量时间设备同步。这个设备上你可以先定义好频率,每次开的时候会有一个LEDs开始运行。当触发器触发的时候,LED panel就开始运行。

  只要触发手指开始运动,触发信号就开始传送。所以按下按钮和开始曝光之间的时间就可以通过LED panel读取。相机越慢,就会有着多的LED显示。例子:LED panel设置为100Hz,并且我们从拍摄的图像中看到有23个LED。所以设备在按下按钮后需要0.23s拍摄图片。

  待测设备对着的是许多不同对比度的斜边,因此我们确认AF系统很容易去对焦。在我们的测试中,使用的是D50荧光灯,图卡上照度是300lux。相机和图卡之间的距离要根据相机的焦距进行调整。图卡的高度是80cm,距离大约就是焦距的40倍(等效焦距35mm)。

  为了测试拍摄时间,待测设备首先要散焦然后在指向有着图卡和LED panel的区域。为了测试快门释放时间,待测设备的AF系统要先关掉或者没有自动对焦的要先对焦在图卡上。两个时间测试都是执行10次,然后取平均值。

  因为拍摄时间是AF速度和快门释放时间的总和,所以测试两个时间之间的差异就是AF速度。

  结果

  对所有的测试设备的AF速度进行评估,当然也进行精度和重复性的测试。我们在这展示两个相机的结果。图8是Panasonic GX8相机具有MicroFourThird系统的相机,图显示的18个测试镜头。图7是Nikon D800是full-frame 单反相机,测试了28个镜头。镜头分别是定焦镜头和变焦镜头,对于变焦镜头只给出了最短焦距的结果。我们看到系统相机要比单反相机的总体趋势要快。由于传感器时两倍其他的两倍,对于D800的镜头元素的机械运动的要求是大的,对这个设备很难要求达到很高的AF速度。

  从这些数据可以看到,即使AF系统是相机的一部分,镜头对于AF速度的影响也是很大的。对于相机GX8最快和最慢之间的因子是6.0,相机D800最快和最慢之间是3.7。因此在对两个相机进行公平的对比时,在选择使用的镜头上也是很重要的。

  追踪

  一个高级的自动对焦系统不局限于对焦在静态场景,也要能够追踪移动物体。使用的案例是拍摄人走向或跑向相机的情况。为了测试一个设备的追踪能力,我们假设一个设备是可以修正在移动测试目标上的对焦位置,这个移动测试目标我们又可以测试分辨率。测试分辨率的变化应该低于拍摄移动测试图卡的图像的分辨率。

  测试流程

  测试的设置如图9所示。待测设备安装在三脚架上,对着移动物体。移动目标由测试图卡(由斜边组成,用于测试分辨率)和人造模型组成。图卡可以移动的范围是3m,整个移动物体距离相机的距离是2m。也就是说移动物体可以在2m到5m之间运动。图像10是在最小和最大距离拍摄图像。运动的速度是一样的并且是可以设定的,最大可达3m/s。对于接下来公布的结果中我们使用的是0.4m/s(走路的)和1m/s(跑步的人)。

  图卡包含着倾斜的正方形,我们可以根据ISO12233:2014描述的e-SFR方法去测试四个斜边。e-SFR方法是基于对于斜边的还原。最重要的分析步骤是产生一个过采样的边缘扩展函数(ESF)。过采样的过程是通过ROI的斜边映射到像素的投影去建立ESF。ESF的一阶导数是线扩展函数(LSF)然后在经过傅里叶变换得到SFR。e-SFR的优势是对图卡的要求非常灵活。在测试中有着不同的还原比例,就需要一个灵活的图卡。e-SFR方法受图像增强算法的影响很大,这样就很难从中得出极限分辨率。因为我们对不同的SFR感兴趣,我们选择使用MTF50用于测试和做对比。

  因为图卡是在曝光时间时运动的,呈现的结果是基于上边和底部斜边的分析结果,因为这些受到运动的影响很小。这样我们就减少了曝光时间对结果的影响。我们计算所有斜边的SFR并进行平均,从这个SFR得出MTF50数值。在整个测试过程中,相机使用的是默认设置并生成JPEG图像。

  对于公布的结果,选择的几个相机都被测试过了。这个选择包含D-SLR和无反射镜系统相机,总共有8个相机。在此我们用了两种不同的光源亮度去测试。

  第一次测试,所有设备设置成单拍模式并且物体的移动速度为0.4m/s。这是反应了一个朝着相机走路的人。使用机械手指去和移动目标同步,这样在图卡从最远距离移动到最近的距离时尽可能的拍许多照片。设备要设置成对焦优先模式,单拍模式和自动选择对焦区域模式。

  第二次测量,所有设备设置成连拍模式并且图卡的移动的速度是1m/s。设置对比度的目标至少是每秒3帧,因此所有的设备在每个测试中有至少9个图像。相机在连拍模式时有着不同的速度,要选择最慢的速度(如果等于后大于3fps)。所有设备中的设置在拍摄移动物体时要根据厂商的建议进行设置。

  两个测试都要在300lux和2500lux照度下进行测试。所有设备都用标准的变焦镜头并且变焦到等效焦距为70mm,光圈设置f5.6。在2500lux时ISO设置成ISO800,在300lux时,设置成ISO3200。并且不能有超过1/200s的曝光时间。

  结果

  单拍模式和连拍模式的数值结果及图像分别如图12&13和图14&15所示。数值结果就看出AF的性能。AF的性能定义是测量的MTF50和参考的MTF50做对比。参考值是图卡在移动台的中心位置时测量的。参考值测量是在4个不同的独立的条件下执行的。

  每个测量的图像的MTF50因为距离的原因而不同。所以对于每次测量我们允许有着相对大的误差,就可能有AF性能值大于100%。

  对于测试的八台相机的AF追踪能力,我们有着一定的经验,它们有着显著的不同。一个总的趋势是在亮度高的情况下,性能比较好,在低亮度情况下AF性能较差。

  我们看到设备有着不同的性能可以被分成以下几类:

  恒定的:属于这一类的设备和它们的AF性能都保证在一个相对小的窗口,稳定性在80%以上。意思就是说设备在物体移动的时候能够保证对焦。例如相机松下GH4所代表的。

  On/off:我们观察到设备在物体运动的时候保持能够对焦,但是在拍摄几张后就会失败。因此相机系统不能追踪运动的物体,有时候经过几张图片后又可以追踪到。例子:索尼alpha 6000在300lux时两种拍摄模式下。

  摇摆:在设备试图保持对焦在物体上时,表现出的结果是从一帧到另外一帧有着很大的波动。这个意思就是对焦在运动的物体时,基本上能追踪到,但是不是很精确。例子:尼康D7200,在所有的条件下,特别是在运动速度1m/s的连拍的时候更明显。

  不能追踪:一些设备根本不能够追踪到物体。我们可以看到在第一张图片时AF的性能很好,但是在接下来的图像中性能很差。一个例子就是Leica T相机在连拍模式。在低于300lux时,它试图重新对焦一次,但是根本不能够追踪到物体。

  结论:

  当我们在测试相机的极限分辨率时,即使选择“best of 10”,十个图像中最好的一个,我们也必须假设对焦性能不能达到最好。一个MF序列是需要的。只有在极限分辨率的时候执行这个测试,但是这个结果非常可能对于其他直接或间接影响SFR的指标也适用。

  即使AF系统的主要部件是相机的一部分,镜头依然有着很明显的影响。因此当我们在对比相机时,我们要知道相机用的是什么镜头,然后才能去评估。如果可能的话,最好的方法是不同的相机使用相同的镜头。

  对于目前的相机来说,追踪移动的物体仍然是非常困难的,依然有很大的空间进行改善。

  我们看到D-SLR相机在精确度和重复性上的总体趋势要比系统相机低。52RD.com  微博关注:http://weibo.com/52rd  微信关注:admin_52RD
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      290185699:我和你的观点刚好相反 小米的思维才会立于不败之地 谁家的好我就用谁的 这样出来的产品才好
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