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ITD基础(003):镜头阴影矫正器 LSC

1、Lens Shading

Lens Shading指画面四角由于入射光线不足形成的暗角,同时,由于不同频率的光折射率差别,导致 color shading。因此需要镜头影音校正(Lens Shading Correction)。lens shading分为两种 luma shading( 亮度阴影)和 color shading (色彩偏差)。

luma shading

Luma Shading原因有两个,第一,由于镜头本身就是一个凸透镜,Lens的光学特性——凸透镜原理,中心的感光必然比周边多,通光量从中心到边角依次较少,导致图像中间亮,四周偏暗;第二,当Lens CRA(主光线角度,Chief ray angle)大于 Sensor CRA(microlens)导致sensor传感器边缘像素收集光能衰减更大(CRA矫正改善),因此导致传感器中心像素收集光能大于边缘像素,加剧Luma Shading。

ITD基础(003):镜头阴影矫正器 LSC
ITD基础(003):镜头阴影矫正器 LSC

chroma/color shading

由于各种颜色的波长不同,经过了透镜的折射,折射的角度也不一样,Luma Shading的第二个原因是color shading主要原因。

ITD基础(003):镜头阴影矫正器 LSC
ITD基础(003):镜头阴影矫正器 LSC

2、Lens Shading矫正

2.1 Pipeline位置

Shading一般在OB和DPC的后面。额外注意,如果3A的统计数据在 shading 矫正之后获取,那么 shading 矫正结果会影响3A的统计数据。

Shading的矫正方法目前主流有两种:一种是同心圆法,一种是网格法。

同心圆法的流程为:

  1. 找到RGB三通道的圆心(一般选择为同一个点)
  2. 以同心圆的形状将画面的中心和画面的边缘的三通道乘以不同的增益

ITD基础(003):镜头阴影矫正器 LSC

下图为mesh shading的矫正方法,同一个方格中的增益一致,mesh的分布也是中心稀疏四角密集。

ITD基础(003):镜头阴影矫正器 LSC

最后总结一下:同心圆矫正方法的优点是计算量小,缺点是镜头若装配时稍有不对称则矫正失败;网格矫正方法的优点是能够应对各种shanding情况,缺点是运算量大。

2.3 联动方式

Luma Shading主要受因素一镜头光通路影响,随光谱变化较小,可不做联动;

Color Shading主要受因素二CRA影响,不同色温光谱,Shading不同,可标定多色温下,然后进行差值。

3、LSC测试

3.1 客观测试

  • 测试设备

平板光源(DNP),最好包含三个色温(3000K\5000K\7500K),如果没有平板光源,拍摄白纸或者白墙也可以,但是测试精度会差。即使是DNP均匀度也只有95%-98%,灯墙内壁的均匀度大约为90%-95%。最不济可以自行制作平板光源,需要非常注意随着使用寿命增加光线不均匀的问题。

  • 测试标准

有的手机厂商要求Luma shading在80%以上,行车记录仪或者安防摄像头可适当降低。特别需要注意,如果镜头本身比较差,原始的lens shading为30%,切记不可强行提升过多,因为矫正shading的本质是增加图像边缘部分的增益,这样低照度下会带来非常大的噪声。有的手机厂商要求color shading的比值在0.9-1.1之间(一般来说R/B的color shading会偏差最大,但不可只测R/B),有的不要求。

3.2 主观测试

  • 拍摄灰墙或者白墙,观察四角发暗的情况
  • 观察图像四角的偏色情况
  • 观察图像四周的跳动噪声

4、Referencce

ISP-LSC

ISP PIPLINE (二) LensShading Correct

ISP-镜头阴影校正(LSC)

What is CRA?

摄像头模组光学CRA(chief ray angle)

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