ICS 37.040.10 N46
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T34074-2017/ISO15739:2013
数码照相机 噪声的测量
Digital still cameras--Noise measurements
(ISO15739:2013,Photography-
Electronic still-picture imaging—Noise measurements , IDT)
2017-07-31发布
2018-02-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T34074—2017/ISO157392013
目 次
前言引言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义
测试条件 4.1 总则 4.2 光源 4.3 温度和相对湿度 4.4 白平衡 4.5 红外（IR）截止滤镜 4.6 像积分时间 4.7 色噪声加权 4.8 压缩 5噪声测量程序 5.1 总则 5.2 可交换镜头数码照相机的测量 5.3 具有手动控制曝光的数码照相机的测试 5.4使用测试卡测量数码照相机 6计算和结果记录 6.1 总则 6.2信噪比-大面积 6.3数码照相机动态范围附录A（规范性附录）噪声组成分析附录B（规范性附录） 视觉噪声测量方法附录C（资料性附录） 从图像数据中去除低频变量附录D（资料性附录》确定信噪比的推荐程序。 附录E（资料性附录）对不同输出媒体推荐的实用观测条件参考文献
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前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用翻译法等同采用ISO15739：2013《摄影电子图像成像 噪声测量方法》。 本标准做了如下编辑性修改：
为了与现有标准系列一致，将标准的名称修改为《数码照相机 噪声的测量》 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国照相机标准化技术委员会SAC/TC107）归口。 本标准起草单位：杭州照相机机械研究所、浙江大学。 本标准主要起草人：王林、葛世清、杨春君、冯华君。
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引言
噪声是电子摄影系统的一个非常重要的特性。本标准规定的照相机噪声测量方法，通过数字分析技术，在数字领域中实现。
在不同的曝光时间和操作温度条件下，图像传感器的噪声性能差别可能非常大，所以测试条件必须是特定的。
噪声对观测者的可见性取决于噪声的严重程度。图像区域的外在色调包含了噪声和噪声的空间频率。噪声在输出中的表现取决于噪声在存储图像数据中的表现和应用于输出数据处理的对比放大或增益。在不同的亮度（或单色）通道和彩色（或色差）通道中，噪声的可见性是不同的。因此，本标准在测量和记录照相机的噪声中考虑了上述因素。
附录A阐述了通过一定数量的样本测定数码照相机噪声构成的方法。 对一幅图像中的噪声的感知可能是变化的，这取决于观察的距高，空间频率，密度，色彩和观察条
件。附录B阐述了一个测试可视噪声水平的程序，就是使用人眼现觉模型为噪声的光谱成份加权的方法。
附录C给出了一个去除图块的数据结果中低频变量的方法例如，亮度阴影。 附录D提供了一个推荐的按步骤确定信噪比和增量增益的方法。 在附录E中，为各种输出媒体的有效观察条件给出了建议。
Ⅱ GB/T34074-2017/ISO15739:2013
注：例如一个电荷耦合器（CCD）阵列就是一个图像传感器。
3.5
增量增益函数 incremental gain function 增量增益incremental gain 数码照相机CDSC）的像素值变化量除以曝光值的变化量。 注1：对于增量增益值的确定，不使用输人值的对数。 注2：如果输人曝光点间隔非常的小，且输出噪声比量化间隔小，则增益函数可能产生锯齿型，这种特性是量化处理
一种假象应该通过使用近似平滑运算法则或者通过对数据进行曲线拟合来消除它。有些时候对输人一输出数据进行曲线拟合比较好，然后通过求拟合曲线方程的一次导数来测定增益函数
3.6
增量输出信号 incremental output signal 噪光量乘以该特定曦光量的增量增益。
3.7
增量信噪比率 incremental signal-to-noise ratio 在特定信号水平，增量输出信号与噪声水平的均方根的比率。 注：在整个输人信号范围内用图表的方式表示相对于输人信号水平的增量信噪比率是一个通常的表述方式。
3.8
数码照相机动态范围 DSC dynamic range 提供高光截止值下面的一个像素值的最大的曝光量和能够被拍摄到的信号一随机噪声比至少是1
的最低曦光量之比，如ISO15739中所规定。 3.9
噪声noise 成像系统响应中不应有的变化。
3.9.1
总体噪声total noise 通过单次哦光拍摄得到的数学化输出中存在的全部不应有的变化，包括模式噪声和随机噪声等。 注：本标准中计算总体噪声的程序需要多个图。
3.9.2
固定模式噪声fixed pattern noise 在曝光时保持不变的数字输出中不希望有的变化值。
3.9.3
随机噪声 temporally warying noise 从一个曝光量到下一个曝光量时，由于传感器暗电流，散粒噪声，模拟处理和量化产生的在数字输
出中不希望有的变化。 3.10
噪声光谱 noise spectrum 把图像噪声表示成一个两维图像空间频率的函数的曲线或方程。
3.11
焦平面光电转换函数focal plane opto-electronic conversion function 焦平面OECFfocalplaneOECF 一个光电数字图像拍摄系统中，输人焦平面曝光量的对数值与输出像素值之间的关系。 注：此处的光电转换函数测量单位是lx·S。
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3.12
瞬光时间exposuretime 图像传感器能够将自场景的光线积分成图像的全部的时间间隔。
3.13
测试密度片test density 用来将输人亮度衰减到一个未滤波亮度的设定比率亮度值的无光谱选择性透射滤镜。
4测试条件
4.1总则
当测试数码照相机的噪声时，以下测试条件应被作为标准测试条件使用。如果测试的时候不能达到或满足这些条件，在结果记录中应列明实际的测试条件。 4.2光源 4.2.1特性
噪声测试需要说明所使用的光源是否与标准摄影日光或钨丝灯一致。ISO7589规定了在特定噪声测试中所使用的光源特性是否与标准的摄影日光或钨丝灯相匹配的测试程序。 4.2.2日光光源
对于没有照相机镜头的日光测试，应使用符合ISO感光度的日光光源，见ISO7589：2002表1的规定。该光源符合CIE光源D55的光谱功率分布和ISO标准照相机镜头光谱透过率规定。对于有照相机镜头的场合，光源的光谱特性应等同于CIE光源D55。 4.2.3钨丝灯光源
对于没有照相机镜头的钨丝灯光测试，应使用符合ISO感光度的钨丝灯光源，见ISO7589：2002 表2的规定。该光源符合色温约3050K的试验性测试光源的平均光谱功率分布和ISO标准相机镜头的光谱透过率规定。对于有照相机镜头的测试，光源的光谱特性应等同于色温药3050K的试验测试光源的平均光谱功率分布。 4.2.4光源的一致性和反射式测试卡照明光源的几何形状
光源应该满足第5章中所描述的测量程序对均匀性的要求，对于反射式测试卡，光源应该固定，以便于调整与测试卡法线成45°时，测试卡上任意点获得的照射最大，与测试卡法线的角度不应低于40° 或者高于50°。
为了防止光源的杂散光和其他的反射光进人相机镜头，相机需要进行必要的遮挡。 反射式测试卡的人射光源或者是透射式卡的照明光源在测试卡整个表面上的波动不能超过平均值
的2%，测试卡符合ISO14524：2009。
注：如果使用透射式测试卡，测试卡上的光线容易将被测相机和相机操作员反射到测试卡表面而被相机成像，这种
反射应该避免。可以通过在相机上覆盖黑布和让操作员站在一个避免反射的位置。
4.2.5光源幅度误差
通过调整，短期内光源应该水平，提供的幅度误差不超过2%。
3 GB/T34074—2017/ISO15739:2013
4.3温度和相对湿度
在测量过程中，环境的温度应符合ISO554规定，室内温度应为23℃土2℃。相对湿度应为50% ±20%。
推荐进行0℃和40℃条件下的附加测试。在开始测试之前，相机应该达到规定的操作温度（内部升温高于外部》。
如果整个室内温度一直变化，例如，温度变化是由于光源所产生的热量造成的，同等测试条件下应在相同高度距被测相机0.1m和0.2m之间对室内温度进行测试。 4.4白平衡
应当调整照相机的白平衡，如果可能，提供ISO14524规定的与光源匹配的白平衡（相等的红绿蓝信号水平）。 4.5红外（IR）截止滤镜
如果需要，应该使用ISO14524所规定的红外截止滤光镜。 4.6像积分时间
像积分时间不应该超过1/30S。 4.7色噪声加权
对于使用单次曝光模式的彩色照相机，相机的噪声可以通过将彩色输出加权求和得出亮度的方法来测定。如果固有的红绿蓝三通道的光谱灵敏度的亮度加权值是已知的，则这些加权值应被用来计算亮度通道的数值。如果这些加权值是未知的，在ITU-RBT.709中给出了加权式（1）：
Y=0.2125R+0.7154G+0.0721B
*（1)
对于具有亮度和色彩差异输出的彩色照相机，照相机噪声的标准差可由亮度通道的标准偏差 αY），红色-亮度通道的标准偏差α（R一Y）和蓝色-亮度通道标准偏差α（B一Y）按照ISO12232：2006 中6.3.3所规定的式（2）计算得出：
（D)=[α(Y)2+0.279g（R-Y)2+0.088a（B-Y)21/2
（2)
注：式（2）中色度偏差系数（R一Y）αCB一Y）根据国际标准ISO12232：2006中规定的新系数进行了更新。系数
的修正应根据修正试验规程，规程中标明了重点强调色度噪声对感知作用的修正系数的原值。
4.8压缩
如果可能，在噪声测试过程中数码照相机应该关闭任何形式的有损压缩。如果压缩不能关闭，那么试还是应该进行的，在噪声测试结果中应该说明压缩水平，例如，实际相机开关设置Cfine，standard 等）和每个像素大概的平均位数。
5噪声测量程序
5.1总则
这些测试程序适用于噪声，中性色调的信噪比和动态范围的测量。最低要求是说明被测数码照相机的中性色调总体信噪比和动态范围。另外，固定模式和随机噪声成份可以单独表示，不应该用附录B 中定义的视觉噪声的测量和记录来代替中性色调总体信噪比。但是视觉噪声可以和中性色调总信噪比
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