提升摄像头图像质量

简介

本支持文章介绍如何使用 Swing Catalyst 内置的视频滤波器来改善摄像头的视频图像质量。改善效果可能因摄像头类型及型号而有所不同。

对于某些摄像头类型（例如机器视觉摄像头），我们直接采集原始传感器数据，这意味着视频图像不会经过任何后期处理。对于这类摄像头，可以实现更显著的改善。而对于网络摄像头或 DirectShow 设备等其他摄像头，图像处理在摄像头内部完成，因此改善空间相对有限。

此外，本文还介绍了镜头光圈如何影响景深和图像清晰度。

独立显卡（GPU）。视频滤波器基于着色器并利用 GPU 运行，这可能会对系统造成一定负荷（每增加一个摄像头，使用率可能增加 10%）。

以下截图来自我们测试实验室中的一台 Point Grey Chameleon 149 FPS USB 3.0 摄像头，以及来自我们办公室的对比截图。

未启用滤波器：

启用锐化、Gamma 和降噪滤波器：

图像从几乎无法使用变为可以正常使用。

未启用滤波器

启用锐化、Gamma 和降噪滤波器：

了解了可以实现的效果之后，让我们来认识 Swing Catalyst 的视频滤波功能。

视频滤波器可在高级摄像头设置中找到，并针对每个摄像头单独应用。

您可以通过点击每个摄像头的"高级"按钮，然后点击"滤波器"选项卡来访问这些滤波器。

机器视觉摄像头通常不会进行任何 Gamma 校正，通过在 Swing Catalyst 中调整摄像头的 Gamma 值，可以获得显著改善。提高 Gamma 值只会使图像中较暗的部分变亮。图像的黑色基准会发生变化，Gamma 值过高可能导致图像过曝（呈现灰白色）。

未调整 Gamma（摄像头默认值）：

调整 Gamma（1.6）：

未调整 Gamma：

Gamma 1.6：

锐化滤波器可增强图像中物体的边缘，尤其是处于对焦范围内的物体。锐化会使噪点更加明显，因此在使用锐化时，我们通常会避免使用最大 Gain 值。不同摄像头传感器在最大 Gain 下产生的噪点程度差异较大。

以下两张来自测试实验室的截图均已启用 Gamma 滤波器，否则难以看出差异。

默认状态，未启用锐化：

启用锐化：

注意平衡板和球杆变得更加清晰，但击球屏幕的噪点也有所增加。

对比图（未启用锐化）：

启用锐化：

注意电源上的文字变得更易辨读，但与此同时，图像的噪点也明显增多。

降噪滤波器适用于视频图像中噪点较多的情况，无论是由于 Gain 值过高还是其他因素造成的。将锐化滤波器与降噪滤波器配合使用，可以获得良好的效果。

仅启用 Gamma 和锐化：

启用 Gamma、锐化和降噪：

注意草坪和屏幕周围的噪点已显著减少。

对比图（未启用滤波器）：

启用降噪（注意电源机箱上的白色噪点减少了）

启用锐化和降噪：

镜头校正滤波器在当前状态下使用起来相当困难，加之大多数用户使用的是可变焦镜头（变焦镜头），我们无法创建一个通用的配置文件。使用此滤波器时，参考室内的直线作为基准非常重要。

镜头畸变在镜头边缘处始终最为明显，当镜头完全缩小至最广角时，畸变会更加严重，下图即为此情况。

未启用镜头校正（注意门框呈弯曲状）：

已启用镜头校正（门框更加笔直，畸变得到补偿）：

由于图像边角会产生畸变，很难获得完全校正的图像。重要的是要确保位于图像中央的对象（通常是用户）不会发生畸变。