什么是灰阶?灰阶测试卡的应用!
一个影像可被定义是一个二维的函数 f(x,y),其中x和y是空间平面坐标,在任意一对坐标轴(x,y),f的大小称为这幅影像在该点的强度(instensity)或灰阶(gray level).也即,灰阶是指地物电磁波辐射强度表现在黑白影像上的色调深浅的等级,是划分地物波谱特征的尺度。所谓灰阶,是将最亮与最暗之间的亮度变化,区分为若干份。以便于进行信号输入相对应的屏幕亮度管控。每张数字影像都是由许多点所组合而成的,这些点又称为像素(pixels),通常每一个像素可以呈现出许多不同的颜色,它是由红、绿、蓝(RGB)三个子像素组成的。每一个子像素,其背后的光源都可以显现出不同的亮度级别。而灰阶代表了由最暗到最亮之间不同亮度的层次级别。这中间层级越多,所能够呈现的画面效果也就越细腻。以8bit panel为例,能表现2的8次方,等于256个亮度层次,我们就称之为256灰阶。LCD屏幕上每个像素,均由不同亮度层次的红、绿、蓝组合起来,最终形成不同的色彩点。也就是说,屏幕上每一个点的色彩变化,其实都是由构成这个点的三个RGB子像素的灰阶变化所带来的。
遥感范畴的灰阶(grey scale)又称灰标、灰度楔(尺)。即若干大小不同并按顺序排列的一系列灰度组合。是遥感影像目视判读的一种工具,用来帮助人眼辨别影像的灰度变化。如陆地卫星影像的像片产品均在影像下方附有一条灰阶,概略表示卫星影像的灰度等级,并给出影像灰度水准与使原始影像曝光的电子束强度之间的关系。这条灰阶是在电子束记录器中,随着影像产生在每帧影像上同时曝光生成的。对于陆地卫星多波段扫描(MSS)影像和专题制图仪(TM)影像,均为15级。第一级相当于各通道最大亮度,在正片上为白色;第十五级相应于零亮度,正片上为黑色。亮度随灰阶透过率呈线性变化,各级之间的差值相应于最大亮度的1/14。灰阶是一种大尺度灰度等级标准,不能可靠地用于小尺度的辐射测量。但能为同一地物在不同波段上灰度差异的比较提供定量指标。
由于不同物质的电磁辐射(反射或发射)强度不同,因此在感光材料上感光的程度亦不相同,形成黑白之间的色调变化,构成了灰阶的等级。一般在目视判读时,其灰阶可粗略地划分成七级,即白、灰白、浅灰、灰、深灰、浅黑、与黑。灰阶是像片判读中的重要判读标志和基础。
应用:
灰阶卡是影像测试学家专门为图像的信噪比检测研发一种测试图卡。噪声是指图像密度的随机变动,具体指的是胶片的颗粒或者说数字图像上像素级的变动。这是一个关键的图像质量因素,和图像清晰度一样重要。它和图像的动态范围相关性较强——即一定亮度范围内相机可以提供的优秀的信噪比和反差。因为它和基本的物理学相关——光的光子性质和热度的热效应——所以它是必然存在的。幸运的是我们能做到的是极大的降低噪声——对于数码相机,尤其是大像素的数码单反相机(4mm2或更大)。但是,在小型的数码相机的微小像素的噪音,特别是在高的感光度,通过降噪软件处理时,会带有明显的副作用。