Размер матрицы фотоаппарата какой лучше: на какие характеристики обратить внимание

Содержание

Матрица фотоаппарата

У российских потребителей все большей популярностью пользуются цифровые камеры и фотоаппараты. Каждый день мировыми производителями выпускаются новые модели, предоставляющие все новые и новые возможности для фотографий. Сегодня обычному человеку может быть сложно определиться с выбором фотоаппарата. Порой опытные продавцы в магазине и то не способны дать вразумительного совета по его выбору. Именно поэтому любитель фотографировать, а тем более профессионал должен знать некоторые особенности и характеристики современных устройств.

Матрица фотоаппарата является одним из основных элементов в подобных устройствах. Она представляет собой сенсорное устройство с высокой светочувствительностью, которое способно обеспечить преобразование оптического изображения, спроецированного на него объективом, в цифровой сигнал. Матрица фотоаппарата или камеры оказывает прямое влияние на детализацию и качество полученных снимков. Давайте подробнее рассмотрим именно этот элемент.

Матрица цифрового фотоаппарата включает в себя множество светочувствительных элементов, которые преобразуют оптическое изображение в электрическое. Каждым пикселем матрицы формируется одна точка итогового изображения. По конструкции их можно подразделить на полнокадровые, с прогрессивной разверткой, с буферизацией столбцов, с буферизацией кадра, с обратной засветкой и с чересстрочной разверткой. При этом матрицы можно разделить на два основных типа, которые сейчас обычно встречаются в продаваемых фотоаппаратах.

Типы матриц фотоаппаратов

Долгое время в качестве матриц использовались металлооксидные комплементарные полупроводники (CMOS), чья чувствительность к свету была обнаружена еще в шестидесятых годах. Здесь считывание сигнала может производиться с любого места, нужно только задать номера строки и столбца. При этом у каждого пикселя имеется усилитель считываемого сигнала. Немного позже появились приборы, имевшие зарядовую связь (CCD), которые вначале существенно превосходили CMOS-матрицы. В таких системах считывание сигнала производилось аналогично ЭЛТ (электронно-лучевой трубке), то есть слева направо и сверху вниз. Кремниевые фотодиоды выступали в данном случае в качестве светочувствительных элементов. В начале девяностых годов было произведено существенное улучшение CMOS-сенсоров. Из-за таких особенностей данного вида матриц, как возможность получения нормальной чувствительности и высокого качества изображения только при значительных размерах матриц, их обычно используют в профессиональных фотоаппаратах, имеющих большие размеры. Если говорить о недорогих любительских моделях, то лучше выбирать те, которые оснащены матрицей CCD. Такие компании, как Canon и Nikon производят модели фотоаппаратов, имеющих модифицированные CMOS-матрицы, являющиеся своеобразным переходным вариантом.

Матрица фотоаппарата обладает такой важной характеристикой, как разрешение. Под разрешающей способностью понимается количество чувствительных элементов на матрице, каждый из которых воспринимает свет и преобразует его в определенный электрический заряд. Важно понимать, что нет смысла гоняться за количеством пикселей, так как качество напечатанных снимков практически не отличается, а разницу можно увидеть лишь под увеличительным стеклом.

Еще одной значимой характеристикой, которой обладает матрица фотоаппарата, является ее физический размер. Чаще всего, чем большим физическим размером она обладает, тем лучше будет соотношение сигнал/шум, что позволит получить изображение более высокого качества, имеющее натуральные цвета. Можно сказать, что чем большим является размер матрицы при одном количестве пикселей, тем выше будет качество фотоснимков.

Выбираем фотоаппарат. Часть 4. Матрица и объектив

Главные параметры фотоаппарата, как уже неоднократно указывалось в предыдущих частях обзора, определяются характеристиками матрицы и оптики. Это те параметры, которые влияют на качество картинки в первую очередь. В последнее время стало модным гонятся за количеством пикселей в фотоаппарате и совсем не обращать внимания на физический размер матрицы. Это неправильно…

На первом месте должен стоять параметр - ФИЗИЧЕСКИЙ РАЗМЕР МАТРИЦЫ. Только от этого параметра и качества объектива зависят качества фотоаппарата и фотографий. Об этом много пишут, но не все читают специальную литературу. Я постараюсь очень коротко обобщить интернетовскую информацию по данному вопросу, а также сформулировать и пояснить основные понятия. Итак, матрица цифрового фотоаппарата состоит из множества отдельных светочувствительных элементов - пикселей, каждый такой элемент формирует одну точку на изображении. Чем больше разрешение матрицы, тем выше детализация получаемого снимка. Количество пикселей на матрице называется разрешением матрицы и измеряется в мегапикселях (миллионах пикселях). Каждый такой пиксель воспринимает свет и преобразует его в электрический заряд (чем ярче свет - тем сильней заряд). Если бы использовалась информация только о яркости света, то картинка получилась бы черно-белой. Чтобы она была цветной, ячейки покрывают цветными фильтрами, обычно это так называемые

RGB фильтры (Red – красный, Green – зеленый, Blue –синий). Фильтр пропускает в ячейку лучи только своего цвета, поэтому каждый пиксель для процессора фотоаппарата имеет либо красный, либо зеленый, либо синий цвет и яркость этого цвета. Эти три цвета являются основными, а все остальные цвета получаются путем смешения основных. Процессор рассчитывает цвет каждого пикселя, анализируя информацию с соседних с ним пикселей. При этом сигнал с матрицы, для процессора будет выглядеть как сигнал от красных, зеленых и синих пикселей с различной яркостью. Таким образом, процессор формирует цифровое изображение. При печати изображения у пикселей появляется физический размер, и именно он и описывается разрешением при печати. Чем больше пикселей на дюйм (pixels per inch — ppi) будет на распечатке, тем менее заметными будут отдельные пиксели, и тем более реалистичным будет выглядеть отпечаток. Чем выше разрешение матрицы, тем более четкую и детализированную фотографию вы можете получить. Так же чем выше разрешение матрицы, тем большего размера фотографию вы можете напечатать без потери качества. Для качественной печати фотографии 10х15 кв.см достаточно фотоаппарата с разрешением 2 Мпикс, для печати фото А4 – 10 Мпикс. Для демонстрации снимков на экране компьютера этого более чем достаточно, поэтому гнаться за большим числом мегапикселей не имеет особого смысла. Гораздо важнее обратить внимание на физический размер матрицы цифрового фотоаппарата. Практически все, кто только начинают пользоваться цифровыми фотоаппаратами либо даже и не слышали о таком понятии, как физический размер матрицы, либо слышали, но не понимают его значимости. А многие просто путают физический размер с разрешением. Однако, на самом деле, физический размер матрицы - это одна из важнейших характеристик, влияющих на качество получаемых фотографий. Ситуация осложняется и окончательно запутывается еще и потому, что вместо реальных геометрических размеров матрицы - длины и ширины в миллиметрах, в паспорте приводятся некие мифические цифры, о которых я упомянул выше и которые понять чрезвычайно сложно.

В Википедии есть хорошее описание размера матрицы.
Размеры фотосенсоров чаще всего обозначают как “типоразмер” в виде дробных частей дюйма (например, 1/1.8″ или 2/3″), что фактически больше реального физического размера диагонали сенсора. Вот основные типоразмеры матриц, которые используются в цифровых камерах и вносятся в технический паспорт аппарата (в дюймах):

1 / 3.2 “; 1 / 2.7 “; 1 / 2,5″; 1 / 1,8″; 2 / 3″; APS-C

Эти обозначения происходят от стандартных обозначений размеров трубок телекамер в 1950-х годах. Они выражают не размер диагонали самой матрицы, а внешний размер колбы передающей трубки. Инженеры быстро установили, что по различным причинам диагональ полезной площади изображения составляет около двух третей диаметра трубки. Это определение стало устоявшимся (хотя и должно было быть давно отброшено). Не существует чёткой математической взаимосвязи между “типом” сенсора, выраженном в дюймах, и его фактической диагональю. Однако, в грубом приближении, можно считать, что диагональ матрицы составляет две трети типоразмера. Если добросовестно посчитать для каждого типоразмера сначала диагональ, а потом определить ее длину и ширину, и нарисовать основные типоразмеры матриц в реальном масштабе, то они будут выглядеть так:

На нижнем рисунке приведены реальные размеры матриц. Давайте теперь составим перечень матриц по типоразмерам:

  • Матрицы размера 1 / 3.2″ – самые маленькие матрицы, соотношение сторон 4:3, физический размер 3.4 х 4.5 кв.мм, используются в недорогих и компактных фотоаппаратах.

  • Матрицы размером 1 / 2.7″ , соотношение сторон 4:3, физический размер 4.0 х 5.4 кв.мм, используются в недорогих и компактных фотоаппаратах.

  • Матрицы размера 1 / 2,5″, соотношение сторон 4:3, то есть 4,3 х 5,8 кв.мм используются в большинстве компактных камер с несменной оптикой.

  • Матрицы размера 1 / 1,8″ , соотношение сторон 4:3, геометрический размер 5,3 х 7,2 кв.мм, используются в компактных камерах с несменной оптикой, среднего и выше среднего ценового диапазона (обычно в фотоаппаратах с разрешением от 8 Мпикс и более, но не обязательно).

  • Матрицы размера 2 / 3″ , соотношение сторон 4:3, физический размер 6,6 х 8,8 кв.мм иногда используются в дорогих компактных камерах с несменной оптикой.

  • Матрицы размера 4 / 3″ , физический размер 18 х 13,5 кв.мм, соотношение сторон 4:3, используются в дорогих камерах.

  • DX, APS-C формат, соотношение сторон 3:2, размер около 24 х 18 кв.мм. Матрицы таких размеров наиболее часто встречаются в цифровых зеркальных фотоаппаратах. Они соответствуют «полукадру» 35 мм кадра. Подавляющее большинство любительских, полупрофессиональных и даже профессиональных камер используют матрицы такого размера в силу того, что они относительно дёшевы в производстве и при этом размер пикселя остаётся довольно большим даже при 10 Мп разрешении.

  • Полнокадровая матрица размера 36 х 24 кв.мм, соотношение сторон 3:2, по размерам соответствующая классическому 35 мм кадру (3:2). На рынке представлено всего несколько моделей фотоаппаратов с матрицей такого размера. Такие матрицы дороги и сложны в производстве.

Самое высокое качество цифровых фотографий получается с матрицы размером 6х4,5 см. Это примерно 32-40 мегапикселей, а фотографии весят в среднем 160 мегабайт. Кстати, стоимость такой матрицы, без фотоаппарата, составляет 25 000 евро, а с аппаратом до 45 тысяч евро! Как видите, чем больше размер матрицы, тем меньшее увеличение необходимо для получения фотографии. Какое качество фотографии размером А-4 будет с каждой из этих матриц, как вы думаете? Возможно ли получить отличное качество большой фотографии с матрицы компакта размером с горошину, даже если производители пишут, что она размером в 12 мегапикселей? В то время как матрица в 12 мегапикселей у профессионального фотоаппарата  имеет размер  негатива фотопленки - 36мм x 24 мм, что в 1,5 раза больше матрицы APS-C и в 2 раза больше, чем матрица 4/3.

А теперь, когда мы выяснили основные физические размеры матриц, давайте поговорим о том, на что же эти размеры влияют.

Во-первых, размер матрицы влияет на размер и вес самой фотокамеры. Поскольку размеры оптической части линейно зависят от размера матрицы, то фотоаппарат с матрицей 1/1,8″ при прочих равных условиях будет больше по размеру, чем фотоаппарат с матрицей

1 / 2.7″ .

Во-вторых, размер матрицы влияет на количество цифрового шума, передаваемого вместе с основным сигналом на светочувствительные элементы матрицы.

Шумы могут возникать по множеству причин, это либо дефекты в структуре матрицы, либо токи утечки (заряд может пробивать изоляцию и переходить с одного пикселя на другой), так же шум возникает в результате нагрева матрицы (так называемый тепловой шум, когда при повышении температуры на 6-8 градусов шум увеличивается в 2 раза). Сам по себе показатель шума нет смысла рассматривать, о нем нужно говорить в соотношении сигнал/шум. Физический размер матрицы и размер каждого пикселя в отдельности значительно влияют на количество шумов. Чем больше физический размер матрицы, тем больше ее площадь и тем больше света на нее попадает, в результате чего полезный сигнал матрицы будет сильнее и соотношение сигнал/шум будет лучше. Это позволяет получать более яркую, качественную картинку с естественными цветами. Так же при большом размере каждого отдельного пикселя, слой изоляции, разделяющий пиксели друг от друга, толще и меньше зарядов ее пробивает, т.е. токов утечки меньше, а соответственно шумов меньше. Представьте, что на матрице одного и того же размера расположено либо 4 Мпикс, либо 8 Мпикс, и представьте толщину изоляции, которой они разделены друг от друга. Чем меньше пикселей приходится на единицу площади матрицы, тем лучше (выше реальная чувствительность, ниже уровень цветовых шумов, качественнее цветопередача). Кроме того, как уже было написано выше, матрица маленького размера из-за небольшого количества, попадающего на нее света, имеет слабый полезный сигнал, в результате его приходится сильнее усиливать, а вместе с полезным сигналом усиливаются и шумы, которые становятся более заметными.

Реальный размер матриц у современных аппаратов можно увидеть на странице Яндекс-маркет

Вывод

Следовательно, если вы хотите максимальное качество фотографий, покупаете фотоаппарат с максимально большой матрицей, насколько вам может позволить ваш бюджет. Поскольку физический размер матрицы напрямую связан с количеством попадающего на матрицу света, то чем матрица больше, тем качественней будут фотографии в условиях плохой освещенности. Однако, чудес не бывает, и увеличение размера матрицы неминуемо повлечет за собой увеличение размеров и стоимости фотоаппарата.

Теперь, я думаю, всем понятно, почему мыльницы с размером матрицы 5,27х3,96 кв.мм стоят намного дешевле, чем зеркалки с размером матрицы 15,1х22,7 кв.мм. Цена соответствует качеству.

Объектив.

И в заключение несколько слов об объективе. Во вторую очередь после матрицы качество снимка зависит от объектива. Объектив проецирует картинку на матрицу. Чем лучше объектив, тем четче и контрастнее будет картинка. Вот те параметры, которые должен иметь идеальный универсальный объектив.

1. Большой зум

2. Высокое качество картинки

3. Компактный размер

4. Низкая цена

К сожалению, идеальных объективов нет. Из этих четырех пунктов для реальных объективов в лучшем случае выполняются только три, а чаще 2. Одним словом, объектив не может быть компактным, светосильным, обладать супер-зумом и одновременно быть дешевым. Выбирайте, кому что больше нравится.

Чем больше светосила объектива, тем больше возможностей у фотографа снимать хорошие кадры без вспышки в режиме недостаточной освещенности. Со светосильным объективом нет необходимости применять вспышку, которая портит все, и нет необходимости увеличивать значение ISO матрицы, что всегда приводит к повышению шума уже при значении ISO -200 ед.

Диафрагма 1,8 – лучшее значение светосилы объектива компактного фотоаппарата.

Для зеркального фотоаппарата лучше купить объектив с максимальным значением диафрагмы 1,4.

Если вы хотите снимать репортаж, лучше купить объектив с переменным фокусным расстоянием – зум.

Если хотите делать фотографии высокого качества, выбирайте объективы с постоянным фокусным расстоянием.

Принимайте во внимание только оптическое значение увеличения фотоаппарата.

Фокусное расстояние. Чем меньше величина нижнего предела фокусного расстояния компактного фотоаппарата, тем лучше.  Более широкоугольный в этом случае объектив позволит вам сделать более эффектные фотографии и снять всю вашу компанию в комнате. Обычный же объектив не позволит снять более трех человек.

Кстати! Новый объектив Nikon 50mm f/1.4G AF-S Nikkor будет работать с автофокусом и на дешевых зеркальных моделях Nikon.

Удачного вам выбора и хороших покупок!

13.02.2014

Автор Михаил Назаров

♦  Рубрика: Фототехника.

Если вам понравилась наша статья, поделитесь, пожалуйста, ею с вашими друзьями в соц.сетях. Спасибо.

Какая матрица для фотоаппарата лучше

В 1981 году компания Sony представила миру первый цифровой фотоаппарат. Изобретатели создали цифровой заменитель плёнки — матрицу. Этот прорыв дал возможность делать тысячи снимков и сохранять их в цифровом виде. Качество изображения стало зависеть не только от оптики, но и от размеров и свойств матрицы.

1

Что же это за свойства? Сначала вспомним, как формируется изображение. Матрица фотоаппарата — это решетка с плотной структурой. Она состоит из крошечных светочувствительных элементов — фотодиодов. Свет, собранный объективом, попадает на матрицу. Фотодиоды преобразуют этот свет в электрический заряд. Далее заряд поступает в процессор. Он «читает» поступившие заряды и преобразует их в цифровой язык. После этого создается пиксель. Он хранит в себе информацию о яркости и цветовом оттенке, в виде цифр и битов. Каждый пиксель повторяя расположение фотодиода помещается на изображение. Миллионы крошечных пикселей формируют снимок, который записывается на карту памяти.

Матрица — это воспринимающая часть фотоаппарата. Когда на неё попадают фотоны света, она преобразует их в электричество.

2

Теперь рассмотрим, какие параметры матрицы влияют на качество картинки:
  • физический размер;
  • размер фотодиода.

Два этих параметра влияют на:

  • светочувствительность;
  • резкость;
  • разрешение;
  • динамический диапазон цветов.

3

Стандартный размер 35-миллиметровой пленки был взят за основу при создании матрицы. Лучшие камеры обладают 35 мм (24х36 мм) матрицей. Такой размер позволяет захватить максимально много пространства в кадр. Большая матрица имеет ряд преимуществ. Но производство таких сенсоров относительно дорогое. Чтобы сделать технику доступнее, размеры матрицы начали уменьшать. В любительской зеркальной камере она уменьшена в 1,5 раза – от размера 36х24 мм до размера 15,7х23,6 мм. «Уменьшение в 1,5 раза» называют кроп-фактором. В «мыльницах» матрица уменьшена в 5 раз от 35 мм. Чем меньше размер матрицы — тем меньше пространства она сможет захватить.

При одинаковом месте съемки маленькая матрица обрежет кадр. Очень частое заблуждение, что меняется фокусное расстояние.

4

У каждой матрицы есть чувствительность. Она зависит от размера фотодиода. Чем больше фотодиод, тем больше «полезного» света он воспринимает. В последствии камера с большим фотодиодом позволяет:
  • Фотографировать на больших ISO без цифрового шума.
  • Использовать более короткую выдержку, чтобы получить резкое изображение.

5

В матрице с большими пикселями более широкий динамический диапазон цветов. Но нельзя увеличивать размер фотодиода на маленькой матрице. Если это сделать, то уменьшится количество мегапикселей (разрешение).

Посмотрите на характеристики двух камер. Canon 1Ds Mark II – полнокадровая, но из-за большого размера пикселя имеет максимальное разрешение, как и Nikon D7000/5100.

6

Так происходит, потому что разрешение определяется количеством пикселей на дюйм (ppi или dpi). Чем меньше размер фотодиода — тем больше пикселей поместится в одном дюйме. Один миллион пикселей называют мегапикселем. Но их значимость сильно переоценивают маркетологи. Большое разрешение вам понадобится только при распечатке больших изображений. Для того чтобы распечатать фотографию 10х15 см, хватит 2 мегапикселя. Для наглядности возьмите любое изображение с большим разрешением. В графическом редакторе уменьшите его на 50%. Сравните два изображения. Они выглядят совершенно одинаково. Вы заметите потерю детализации, только если увеличить масштаб.

Для примера использовался фотоаппарат Nikon D5100.

Отталкиваясь от вышесказанного, можно сделать вывод: физический размер матрицы и её свойства – и есть показатель качества. Для макросъемки важнее детализация изображения и количество пикселей. Для съемок в плохом освещении подойдет более светочувствительная матрица. Для любительской съемки могут подойти качественные «цифровики» с маленькой матрицей. Снимайте тем, что у вас есть. Ведь для того чтобы получить хорошую фотографию, не нужна дорогая техника. Какой бы большой ни была ваша матрица, она не обеспечит глубокий смысл снимка или завораживающий пейзаж.

Как выбрать фотоаппарат? Правильный выбор фотоаппарата

Выбор фотокамеры — часто непростая задача. Так как же правильно выбрать фотоаппарат? Для начала определимся с устройством и принципом работы цифрового фотоаппарата и с основными терминами ― для лучшего понимания того, что нам предлагает современная фотоиндустрия.

Казалось бы, существует огромный выбор фотоаппаратов, разных производителей, с разными характеристиками. Стоит лишь зайти в магазин и купить. Но все не так просто, порой выбрать хороший фотоаппарат составляет большого труда. Предлагаем Вам почитать нашу статью о том, как правильно выбрать фотоаппарат

......................................................................................................................................................

Свет от фотографируемого объекта, проходящий через объектив, создает изображение на поверхности электронно-оптического преобразователя ― матрицы, которая превращает его в электрические сигналы, обрабатываемые процессором камеры. Процессор создает и записывает на карту памяти файл, который может впоследствии воспроизводиться как на дисплее самого фотоаппарата, так и во внешних устройствах для получения изображения. Кроме этого, процессор управляет всеми системами фотоаппарата. Дозирование количества света (экспозиция), проходящего через объектив, осуществляется с помощью затвора, открывающегося на заданное время (выдержка затвора), и диафрагмы, регулирующей интенсивность проходящего света.

Устройство фотоаппарата

Матрица цифрового фотоаппарата
представляет собой сложно структурированную пластинку из полупроводникового материала, разделенную на миллионы фотоэлементов, чувствительных к основным цветам: красному, зеленому, и синему (RGB). Расположение этих элементов — пикселей — может быть различным, соответствующим нескольким системам, одна из которых представлена на рисунке.

Матрица цифрового фотоаппарата

Это так называемая RGGB схема, разработанная сотрудником компании Eastman Kodak доктором Брайсом Байером, в которой число зеленочувствительных пикселей вдвое больше каждого из остальных.

На выходе матрицы получают сигнал изображения, содержащий 1/2 зеленого цвета и по 1/4 красного и синего, что наиболее соответствует восприятию цветов человеком. Количество фотоэлементов, содержащихся в матрице, в общем случае определяет количество элементов изображения — пикселей в полученной картинке. Поэтому детализация изображения будет тем выше, чем большее количество пикселей будет содержать матрица. Это достигается увеличением размеров матрицы или увеличением плотности расположения пикселей при уменьшении их размера. Диапазон воспринимаемых матрицей интенсивностей светового излучения (динамический диапазон) будет определять диапазон тональностей и цветовых оттенков изображения. Эти факторы, а также уровень шума в основном определяют качество матрицы.

Матрица фотоаппарата

Матрицы разного размера могут иметь одинаковое количество пикселей, при этом соотношение уровня полезного сигнала к уровню неизбежно присутствующего шума будет лучшим у большей матрицы. Особенно это ощутимо при съемке в условиях слабой освещенности, поэтому погоня за мегапикселями не всегда оправданна, и камера с 8Мп малошумящей матрицей может превосходить по качеству картинки 12-16Мп фотоаппарат.

Поэтому при выборе фотоаппарата стоит учитывать размер матрицы, используемой в его конструкции, а не только обращать внимание на разрешающую способность.

Процессор цифрового фотоаппарата
управляет системой стабилизации изображения, работой затвора и диафрагмы, выбирает наилучший режим экспозиции и фокусировки (наводки на резкость) объектива, обрабатывает большой поток информации, поступающий с матрицы. Программное обеспечение цифрового фотоаппарата позволяет использовать различные режимы замера экспозиции и фокусировки, такие, как матричный, точечный, и др., использовать записанные программные установки, уменьшать уровень шума в изображении, записывать фото- и видеофайлы на карту памяти и передавать их через имеющийся интерфейс на внешние устройства. Характеристики процессора согласуются с остальными элементами системы и соответствуют классу камеры, поэтому беспокоиться об этом не стоит.

Программное обеспечение цифрового фотоаппарата
Последние разработки позволяют камере распознавать улыбки людей, производить съемку домашних животных в момент, когда они поворачиваются в сторону камеры, отправлять файлы через встроенный Wi-Fi порт непосредственно в облачные сервисы и социальные сети, записывать Full HD видео. С помощью программных сервисов современных цифровых камер можно непосредственно производить редактирование изображений, создавать панорамные снимки из отдельных кадров, добавлять необычные визуальные эффекты, и многое другое. Выбирая цифровой фотоаппарат, стоит обратить внимание на перечень доступных функций, многие из которых не только полезны, но и могут стать определяющими при выборе.

Объектив цифрового фотоаппарата
Формирует изображение на матрице, и от того, насколько качественным оно будет, зависит конечный результат. Конструктивно объектив состоит из системы оптических элементов (линз), количество которых может доходить до полутора десятков. Линзы современных фотообъективов производятся из высококачественных сортов оптического стекла и имеют специальное многослойное оптическое покрытие, улучшающее светопропускание. Все объективы делятся на две группы: объективы с фиксированным фокусным расстоянием и с изменяемым — зум-объективы, или трансфокаторы. Кратность изменения фокусных расстояний называют кратностью объектива, например, объектив с фокусными расстояниями 28 —140 мм является пятикратным (5×) зумом. Чем больше фокусное расстояние объектива, тем более близкими можно передать удаленные предметы. Не следует путать оптический зум с цифровым: последний является программным решением, уменьшающим общее разрешение снимка. По сути камера совершает кадрирование снимка.

Классификация цифровых фотоаппаратов — дело неблагодарное по двум причинам: в основе ее могут лежать совершенно разные параметры, а появление новых моделей и даже категорий нарушает, казалось бы, стройную систему. Поэтому будем отталкиваться от потребительских свойств и идти от простого к сложному, коротко характеризуя категории фотоаппаратов и их назначение.

Бюджетные компакты категории Snap and Shoot («навёл и снял») являются недорогим решением с ценой до $ 100–200, имеющим набор из нескольких съемочных программ, автоспуск, встроенную фотовспышку, автоматическую фокусировку. Дисплей небольшого разрешения размером до 3 дюймов, матрица в 1/2,3 дюйма, трех-четырехкратный зум-объектив. Может присутствовать оптический видоискатель. Программное обеспечение позволит записать видео со звуком, выполнять основные операции по редактированию фото. Если постараться, можно найти модели с 5—10-кратным зумом, макро-режимом, с функцией подсветки автофокуса, с возможностью записи Full HD видео, определения лиц, веб-камеры, стабилизатора изображения, коррекции экспозиции. Некоторые камеры могут производить непрерывную съемку с приличной скоростью. В общем, не так уж и мало для такого класса камер, тем более что новые модели постоянно улучшаются и предоставляют все больше возможностей. Главная характеристика камер этого класса — наличие автоматической фокусировки и экспозиции, позволяющих делать снимки сразу после включения нажатием одной кнопки.

Camera Sony Cyber-Shot Camera Easyshare

Камеры этого класса будут отличным выбором для тех, кто не собирается вникать в процесс и хочет сразу же получить хороший результат. Простота в использовании будет оценена всеми членами семьи, от детей до бабушек и дедушек, а качество полученных снимков позволит отпечатать их размером до А4 на домашнем принтере или в фотолаборатории.

Ультракомпактные цифровые камеры отличаются малыми размерами и весом, позволяющими носить их в кармане, не испытывая неудобств; конструкцией объектива, которая не увеличивает толщину корпуса; стильным дизайном, разнообразием цветов. Технические характеристики таких камер примерно соответствуют характеристикам камер предыдущего уровня. Зачастую в камерах отсутствует оптический видоискатель, вместо которого используют дисплей неплохого качества. Размеры камеры налагают ограничения на характеристики объектива и размер матрицы, что в конечном итоге не может не сказываться на качестве изображения, а миниатюрные органы управления требуют деликатного обращения. Тем не менее, ультракомпакты при всей миниатюрности позволяют делать неплохие снимки и фиксировать ускользающие моменты, находясь всегда под рукой.

Camera Canon Red Ixus 125 HS Camera Casio Exilim

Кроме обычных функций, ультракомпактная камера может использоваться в качестве диктофона и аудиоплеера. Такие камеры из-за их миниатюрности и изящного вида нравятся женщинам и девушкам, что делает их приятным подарком.

Защищенные цифровые компактные фотоаппараты имеют ударопрочный водонепроницаемый корпус, специальную защиту зум-объектива и органов управления, противоударную электронно-механическую «начинку». Такая камера выдерживает падение с двухметровой высоты и работает на глубине до 10 м. При этом отдельные модели этого класса отличаются несвойственной обычным цифровым компактам морозостойкостью, позволяющей делать снимки при температурах до —10 °C, снимать видео Full HD, наличием электронного компаса и встроенной системы GPS с функцией фотонавигации.

Camera Fujifilm FinePix XP Camera Olympus Tough

Такая камера придется по душе не только энтузиастам подводной съемки и фотолюбителям-экстремалам, но и всем любителям активного отдыха.

Суперзумы или цифровые фотоаппараты с большой кратностью объектива, достигающей значений 25× и даже 30×, сегодня уже не фантастика, а реальность. Многие ведущие производители имеют модели в этом сегменте, что подтверждает востребованность камер этой категории. Диапазон фокусных расстояний 27 — 810 мм, которым обладает объектив новой камеры премиум-класса Sony HX100v перекрывает все мыслимые значения, от широкоугольного до сверхдлиннофокусного. Именно объектив в камерах такого типа задает все остальные характеристики элементов камеры, направленные на максимальное использование мощного трансфокатора. Прежде всего, это система стабилизации изображения, позволяющая снимать на длинных фокусных расстояниях с наибольшей выдержкой, 1/2,3-дюймовый 10–16 Мп сенсор, электронный видоискатель высокого разрешения, высокопроизводительный процессор с мощным программным обеспечением. Возможность записывать файлы в несжатом RAW-формате для получения высококачественных изображений, наличие ручного режима — все это делает модели данного класса популярными в среде любителей путешествий, дикой природы, и продвинутых фотолюбителей.

Sony HX100v

Nikon Coolpix

Бюджетные модели суперзумов оснащаются матрицами меньшего размера, объективами меньшей кратности, менее четкими видоискателями и дисплеями с меньшим разрешением. Это позволяет уменьшить стоимость таких моделей примерно на $100–200 и не слишком ухудшить показатели камер.

Компактные цифровые фотоаппараты для опытных любителей и профессионалов объединяют «просьюмерки», беззеркальные, гибридные, системные камеры. Их можно разделить на две группы: камеры с несъемными объективами и камеры со сменными объективами.

Камеры с несъемными объективами отличаются богатым функционалом, наличием ручных настроек, в их конструкциях реализованы режимы, присущие зеркальным фотоаппаратам, такие, как режим приоритета выдержки, приоритета диафрагмы, коррекции экспозиции, выбор зоны фокусировки, запись RAW файлов. Формат RAW, иногда называемый «цифровым негативом», содержит наиболее полную информацию, записанную с сенсора камеры, и позволяет изменять цветовой баланс снимка, контраст, яркость, в небольших пределах — экспозицию. Это позволяет убирать хроматические аберрации и шумы, провалы в светах и тенях, и в итоге получать изображения более высокого качества при обработке на компьютере. Возможности камер этой категории можно описать на примере нескольких моделей.

Nikon P7000

Canon-PowerShot-G12

Премиум-компакты COOLPIX P7000 и Canon PowerShot G12 на сегодняшний день (февраль 2012) являются новейшими моделями известных серий обоих брендов. Они оснащены 10Мп сенсорами размером 1/1.7″, а функционал и органы управления практически не отличаются от используемых в зеркальных камерах начального уровня. COOLPIX P7000 имеет 7,1× зум 28 — 200 мм, Canon PowerShot G12 при более скромном 5× зуме оснащена поворотным по двум осям 2.8″ экраном. В обеих камерах использована оптическая система стабилизации, оптический видоискатель, датчик ориентации, реализован макрорежим, режим медленной синхронизации вспышки.

Fujifilm Finepix X100

Нельзя не упомянуть камеру, вызвавшую при своем появлении очереди в европейских магазинах: Fujifilm FinePix X100 с несменным объективом Fujinon 23/2.0 и фиксированным фокусным расстоянием.

У фотографов «доцифровой эпохи» дизайн в стиле «ретро», несомненно, вызовет трепетное отношение. «Начинка» FinePix X100 вызывает уважительное отношение не меньше, чем эстетика корпуса из магниевого сплава: большой CMOS, APS-C (23.4×15.6 мм), 12.2 Мп сенсор, имеющий чувствительность 100–12800 ISO, гибридный видоискатель со 100% отображением кадра. Светосильный объектив в паре с высокочувствительной матрицей позволяет делать снимки «с рук» даже в плохих условиях освещенности, а встроенный нейтрально-серый фильтр плотностью 3 EV окажется полезным при решении творческих задач. Съемка панорам выполняется одним нажатием на кнопку и проводкой в нужном направлении, а режимы имитации знаменитых пленок Fujifilm Velvia, Astiva, Provia не оставят равнодушным ни одного фотографа.

Надеемся после этой статьи у Вас больше не будет вопросов таких как, как выбрать фотоаппарат.

_______________________
Читайте также:

Камеры со сменным объективом. Выбор фотокамеры. Часть 2

Как выбрать объектив? Путеводитель по джунглям объективов

Profoto: оборудование успешного фотографа

Рейтинг лучших компактных фотоаппаратов на 2020 год

Выбор качественного компактного фотоаппарата (их часто называют «мыльницы») – сложное дело. Поэтому мы внимательно изучили характеристики различных фотокамер, отзывы пользователей, обзоры экспертов, выбрали самые лучшие модели и составили из них наш рейтинг. Здесь вы найдете камеры различных ценовых диапазонов начиная от дешевых и заканчивая ультрасовременными и многофункциональными.

В наш рейтинг вошли самые лучшие фирмы-производители:

Canon;
Nikon;
Fujifilm;
Sony.

На какие характеристики «мыльницы» нужно обращать внимание

Среди достаточно большого количества фирм, выпускающих компактные фотоаппараты, сложно выбрать лучшую камеру. При выборе и покупке «мыльницы» следует обращать внимание на определенные характеристики:

  • Количество мегапикселей. Достаточно 5-6 мегапикселей, чтобы фотография получилась хорошей.
  • Размер матрицы. Не очень хорошим считается размер матрицы 1/2.3″, фотоаппарат будет более дешевый. Покупатель может приобрести фотоаппарат с большим размером матрицы, например, 1/1.7″, 2/3″, 1″, но тогда и камера будет дороже.
  • Вспышка. Чем дороже фотоаппарат, тем мощнее фотовспышка.
  • Объектив, от которого зависит фокусное расстояние, т.е. зум.
  • Видеосъемка в Full HD.

Сравнительная таблица

Удобство это главное достоинство компактных фотоаппаратов: небольшие размеры, удобный интерфейс, множество предустановленных режимов съемки. Именно поэтому компактные фотоаппараты – это очень хороший вариант для начинающих фотографов, и путешественников.

Если же ваш приоритет – высокое качество снимков, то советуем посмотреть наш рейтинг лучших зеркальных фотоаппаратов.

Размер экрана:

2.7''

Интерфейсы:

USB, видео, аудио

Карты памяти:

SDHC, SD, SDXC, Memory Stick

Оптический зум:

Цифровой зум:

4x

Все характеристики...

Оценка читателей:

Это фотокамера, которая отличается компактными габаритами. Прибор оснащен матрицей Super HAD CCD, что позволяет делать качественные фотографии в любых условиях съемки. Благодаря 6-ти оптическому зуму можно вести фотосъемку на большом расстоянии от объекта.

Еще одна функция устройства – автофокус. Это позволяет осуществлять фотосъемку динамических сцен.

Аппарат имеет опцию Sweep Panorama 360° для панорамных снимков. Благодаря широкоугольному объективу на фотографию попадут все участники сцен.

Такой фотоаппарат оснащен интеллектуальным режимом. Благодаря этому устройство само выбирает режим съемки, в зависимости от окружающих условий.

Преимущества

  • высокое качество съемки в любых условиях освещенности
  • большое количество функций – панорамная съемка, широкоугольный объектив, встроенная стабилизация и другие
  • возможность делать автопортреты

Недостатки

  • непродолжительный срок службы

Размер экрана:

3'', поворотный

Интерфейсы:

Wi-Fi, USB, HDMI, NFC, видео, аудио

Карты памяти:

SDHC, SD, SDXC

Оптический зум:

40x

Цифровой зум:

4x

Все характеристики...

Оценка читателей:

Coolpix B500 – цифровая фотокамера компактного размера с 40-кратным зумом. Подойдет для съемки в различных режимах – портреты, панорамные снимки, фото спортивных событий, съемка животных в естественной среде обитания. За счет системы стабилизации изображения получаются четкими при любых условиях. Может использоваться для съемки видео в формате FullHD.

В камере имеется 3-дюймовый поворотный дисплей, модули беспроводной связи для быстрой передачи изображений без проводов. Устройство работает от «пальчиковых» батареек, даже если камера села в самый неподходящий момент, в любом магазине можно купить новые батарейки и продолжить съемку.

Прорезиненный корпус предотвращает случайное выскальзывание камеры во время работы.

Преимущества

  • 40-кратный цифровой зум
  • оптический стабилизатор для предотвращения смазывания фото
  • модули беспроводной связи
  • работа от стандартных пальчиковых батареек

Недостатки

  • отсутствие поддержки RAW
  • проблемы с автофокусом при сильном зумировании
  • малый диапазон светосилы
  • отсутствие возможности настраивать камеру в ручном режиме

Размер экрана:

3''

Интерфейсы:

Wi-Fi, USB, HDMI, видео, аудио

Карты памяти:

SDHC, SD, SDXC

Оптический зум:

20x

Цифровой зум:

4x

Все характеристики...

Оценка читателей:

Lumix DMC-TZ57 – отличная камера для повседневной съемки, сочетающая в себе характеристики компактности и ультразума. Камера способна приближать картинку в 20 раз без потери качества, за счет наличия оптического стабилизатора снимки не смазываются даже при съемке в ночное время суток.

В фотокамере установлена матрица на 16 МП, она позволяет снимать качественные снимки и видео в формате Full HD. Главное достоинство модели – поворотный дисплей на 3 дюйма, с ним удобно делать снимки в формате селфи. Встроенный модуль Wi-Fi поможет быстро поделиться отснятыми материалами.

Преимущества

  • 20-кратный зум, позволяющий делать разнообразные снимки с одной точки
  • поворотный дисплей для селфи
  • мощный аккумулятор (350 снимков на одном заряде)

Недостатки

  • отсутствие видоискателя
  • малый объем встроенной памяти

Размер экрана:

3''

Интерфейсы:

USB, видео, аудио

Карты памяти:

SDHC, SD, SDXC, Memory Stick

Оптический зум:

35х

Цифровой зум:

Все характеристики...

Оценка читателей:

Фотоаппарат CyberShot h400 имеет корпус, максимально приближенный к профессиональным зеркальным фотокамерам, модель удобно сидит в руке и позволяет мгновенно сфокусироваться на снимаемом объекте. Камера относится к универсальным, снимайте крупные платы людей и животных, фотографируйте природу и делайте захватывающие панорамные снимки. 20,1-мегапиксельная матрица позволяет делать снимки четкими и яркими при любых условиях.

Еще одно достоинство модели – 35-кратный оптический зум. Вы сможете снимать объекты на значительном удалении без потери качества итоговой картинки.

В камере предусмотрен встроенный редактор для фото и видео. Можно изменить яркость, контрастность отснятого материала, добавить нужные эффекты без необходимости скидывать снимки на компьютер. Встроенная функция искусственного интеллекта поможет подобрать подходящий режим съемки в зависимости от окружающих параметров.

Преимущества

  • 3-дюймовый дисплей высокого разрешения для просмотра отснятого материала
  • искусственный интеллект для автоматической настройки кадра
  • встроенная программа для просмотра и редактирования снимков

Недостатки

  • большие шумы матрицы при слабом освещении
  • некорректная настройка фокуса при съемке видео
  • малый объем встроенной памяти

Размер экрана:

3''

Интерфейсы:

Wi-Fi, USB, HDMI

Карты памяти:

SDHC, SD, SDXC, Memory Stick

Емкость батареи:

собственная, на 380 фотографий

Качество видео:

FullHD

Все характеристики...

Оценка читателей:

Новая компактная камера CyberShot HX60 представлена компанией Sony. Она отличается от своих предшественников своими техническими характеристиками: 30-кратный оптический зум, объектив Sony G, матрица Exmox R CMOS и быстрый, по сравнению со своим предшественников в три раза, процессор BIONZ X.

На новый уровень компактных камер выводит ряд современных технологий: Clear Image Zoom, благодаря 30 кратному зуму, увеличивает изображение без снижения качества, с помощью HDMI кабеля существует возможность подключать фотоаппарат к телевизору и просматривать снимки с разрешением 4К. Матрица с размером 20 Мп делает фотографии с высоким качеством. Аккумулятор небольшой, но хватает его примерно на 400 снимков. Видеосъемка производится с разрешением 1920×1080 точек и частотой 60 кадров в секунду.

Преимущества

  • большой зум
  • доступность
  • высокая цветопередача

Недостатки

  • медленная скорость фотосъемки

Размер экрана:

3'', сенсорный

Интерфейсы:

Wi-Fi, USB, HDMI

Карты памяти:

SDHC, SD, SDXC

Оптический зум:

60x

Цифровой зум:

нет

Все характеристики...

Оценка читателей:

Легкая и компактная — эта модель идеально подойдёт для тех, кто любит снимать на природе. Даже стая птиц, летящих в небе, могут стать центром композиции с объективом, который обеспечивает 60-кратный зум и фокусное расстояние от 20 до 1200 мм. Для съемок в пленэре наверняка пригодится также надежный стабилизатор, который отлично проявляется себя даже при вышеупомянутых 1200 мм. Видео Panasonic DC-FZ82 снимает как в модном сейчас формате Ultra – HD, так и в роскошном 4К, и все это с неплохой скоростью 30 кадров в секунду.

Эта камера довольно вынослива: в среднем, работы акумулятора без подзарядки хватает на 300 фотографий. А для тех, кто испытывает трудности при правильном выборе точки фокусировки, разрабочики добавили функцию «пост-фокус». 49 точек фокусировки, каждая из которых срабатывает отдельно, решают эту проблему раз и навсегда. Этот апарат – «универсальный солдат», который будет отличным товарищем на природе и в путешествиях.

Преимущества

  • 60-кратный зум
  • фото и видео в формате 4К
  • подключение по WiFi
  • хорошая стабилизация

Недостатки

  • плохое качество снимков при слабом освещении

Размер экрана:

3''

Интерфейсы:

Wi-Fi, USB, HDMI, видео, аудио

Карты памяти:

SDHC, SD, SDXC

Оптический зум:

Цифровой зум:

4x

Все характеристики...

Оценка читателей:

Olympus TG-5 Black – это компактная камера, созданная специально для съемки в экстремальных условиях. Одним из главных плюсов аппарата является надежная сборка и крепкий корпус. Фотоаппарат выдерживает падения с высоты 2 метров и не сломается, если на него нечаянно наступят. Резкие перепады температуры и мороз до – 10 ему тоже не страшны, а самое удивительное – этот малыш выдерживает погружение в глубину до 15 метров без какого-либо защитного покрытия. Куда бы вы не отправились – в пещеры, в горы или глубокую чащу леса – мощный процессор и светосильная оптика обеспечит высокую четкость и хорошее качество съемки. Нужно записать на видео бегущее животное? Не вопрос: со скоростью 120 кадров в секунду и форматом Full-HD камера точно уловит все детали.

Из характеристик модели стоит выделить также 4- кратный зум. 14 творческих фильтров, с которыми можно забыть о последующей обработке. Функция Pro Capture, которая сохраняет кадры до и после нажатия кнопки затвора, позволит выбрать самы  лучший кадр. Любителям макросъемки аппарат также придется по вкусу – высокое качество таких фотографий всегда было отличительной чертой марки Olympus. Очень ценной для путешественника станет также функция отслеживания – в случае, если вы потеряетесь, вас смогут найти по GPS, встроенному в аппарат.

Преимущества

  • надежный, сильный корпус
  • хорошее качество видео
  • макросъемка
  • встроенное GPS

Недостатки

  • труднодоступные аккумулятор и карта памяти

Размер экрана:

3''

Интерфейсы:

Wi-Fi, USB, HDMI, NFC, видео, аудио

Карты памяти:

SDHC, SD, SDXC

Оптический зум:

50х

Цифровой зум:

4x

Все характеристики...

Оценка читателей:

Фотоаппараты Canon PowerShot производятся с 1996 года, являются любимчиками не только начинающих или опытных фотографов, но и известных профессионалов в сфере фотографий.

Модель SX540 относится к категории суперзума, имеет 50-кратное оптическое увеличение и высокую функциональность. Камера оснащена трёх дюймовым TFT дисплеем, разрешение которого составляет 461 тысяч точек. Уровень подсветки позволяет просматривать снимки в ярко-солнечный день. При переходе от старой модели к SX540 марки Canon PowerShot не понадобится время для разбора интерфейса, он практически не изменился и имеет интуитивно понятные функции меню в чёрно-оранжевых оформлении.

Внешне фотоаппарат напоминает младшие зеркальные камеры благодаря чёрному корпусу, строгой форме, большому объективу. Рукоятка и место для большого пальца имеет резиновую основу, что не позволит модели выскользнуть из рук.

Преимущества

  • большое количество возможностей для съёмки
  • прекрасная стабилизация
  • простое и понятное меню
  • зум 200 крат

Недостатки

  • небольшая емкость аккумулятора
  • режим съемки видео только в автоматическом режиме
  • низкий диапазон значений ISO

Размер экрана:

3''

Интерфейсы:

Wi-Fi, USB, HDMI

Карты памяти:

SDHC, SD, SDXC, Memory Stick

Оптический зум:

30х

Цифровой зум:

4x

Все характеристики...

Оценка читателей:

Lumix DMC-TZ80 Black является пополнение линейки компактных фотоаппаратов для путешествий. Фотокамера оснащена 30-кратным оптическим зумом, 18 Мегапиксельным Mos-сенсором и новым процессором изображения Venus Engine, позволяющий совершать снимки отличного качества даже при высокой светочувствительности.

Модель Lumix DMC-TZ80 предлагает поддержку 4К-видео и 4К-фото. Высокая скорость работы системы автофокусировки представлена технологией DFD, что обеспечивает камере быстро наводиться на объект и совершать высокоскоростную серийную съемку. Фотокамера оснащена 3-дюймовым экраном на 1 040 000 точек. Модель имеет функцию Light Composition, выбирающая при съёмке самые яркие пиксели, что является преимуществом при съемке фейерверка или ночного пейзажа.

Преимущества

  • быстрый и точный автофокус
  • 30-кратный зум
  • большой набор функций
  • удобство в управлении

Недостатки

  • большой вес, почти 300 грамм
  • при серийной съемке результат сохраняется в формате видео mp4
03 апреля 2019   —   Photography

Что такое матрица цифрового фотоаппарата


В конце XX века на смену аналоговым фотоаппаратам пришли цифровые модели. Их главным отличием является использование встроенных электронных светочувствительных сенсоров вместо пленки. Матрица цифровой камеры преобразовывает спроецированное объективом оптическое изображение в цифровой сигнал. Именно от нее зависят и детализация, и общее качество полученных снимков.

Все матрицы состоят из множества крошечных светочувствительных элементов – пикселов, каждый из которых формирует одну точку изображения. Сенсоры различаются по конструкции: они бывают полнокадровые, с обратной засветкой, с буферизацией кадра или столбцов, с прогрессивной или чересстрочной разверткой.

Одной из главных характеристик матриц цифровых камер является разрешающая способность, то есть количество пикселов. Как уже было сказано выше, каждый из пикселей воспринимает свет и преобразовывает его в одну точку изображения. Чем больше пикселей – тем выше детализация. Однако стоит отметить, что погоня за экземплярами с наибольшим разрешением довольно бессмысленна, так как невооруженным глазом заметить разницу между картинками, снятыми на камеру в 10 и, скажем, в 12 мегапикселей, невозможно.


Другой существенный параметр – физические размеры матрицы. Чем он больше – тем лучше, поскольку на более крупную матрицу попадает больше света. Вот почему компактные любительские «зеркалки» значительно уступают по качеству габаритным профессиональным камерам. Чем больше света попадает на матрицу, тем чище и натуральнее будут выглядеть цвета и тем меньше будет неприятных шумов. Впрочем, проблему шума производители наловчились решать с помощью дополнительных хитроумных технологий (алгоритмов шумоподавления).

Наконец, фотоаппараты с крупными матрицами обеспечивают меньшую глубину резкости. На практике это означает, что у фотографа появляется возможность выделять объект съемки, регулируя глубину резко изображаемого пространства. То есть, выражаясь простым языком, все лишнее будет приятно размыто.

К сожалению, производители редко указывают размер матрицы в миллиметрах, но обозначают параметры в видиконовых дюймах, например, 1/3.2", 1/1.8" и т.п. Здесь простому покупателю важно знать одно – чем больше число в знаменателе, тем миниатюрнее матрица.

Измерение размера объектов в изображении с помощью OpenCV

Измерение размера объекта (или объектов) в изображении было сильно востребованным учебным пособием в блоге PyImageSearch в течение некоторого времени - и он кажется отличным чтобы разместить этот пост в Интернете и поделиться им с вами.

Сегодняшний пост является вторым в серии из трех статей о , измеряющих размер объектов на изображении и , вычисляющих расстояния между ними .

На прошлой неделе мы узнали важную технику: как надежно упорядочивает набор координат повернутого ограничивающего прямоугольника в виде верхнего левого, верхнего правого, нижнего правого и нижнего левого расположения.

Сегодня мы собираемся использовать эту технику, чтобы помочь нам в вычислении размера объектов на изображении. Обязательно прочтите весь пост, чтобы увидеть, как это делается!

Измерение размера объектов на изображении с помощью OpenCV

Измерение размера объектов на изображении аналогично вычислению расстояния от нашей камеры до объекта - в обоих случаях нам нужно определить соотношение, которое измеряет количество пикселей на заданную метрику.

Я называю это соотношением «пикселей на метрику», которое я более формально определил в следующем разделе.

Соотношение «пикселей на метрику»

Чтобы определить размер объекта на изображении, нам сначала нужно выполнить «калибровку» (не путать с внутренней / внешней калибровкой) с использованием эталонного объекта. Наш эталонный объект должен иметь два важных свойства:

  • Свойство № 1: Мы должны знать размеров этого объекта (с точки зрения ширины или высоты) в единицах измерения (таких как миллиметры, дюймы и т. Д.)).
  • Свойство № 2: Мы должны иметь возможность легко найти этот эталонный объект на изображении либо на основе размещения объекта (например, эталонный объект всегда помещается в левый верхний угол изображения) или через образов (например, отличительный цвет или форма, уникальный и отличный от всех других объектов на изображении). В любом случае наша ссылка должна быть однозначно идентифицируемой каким-либо образом .

В этом примере мы будем использовать Соединенные Штаты четверти, как наш ссылочный объект и во всех примерах, убедитесь, что он всегда самыми левая объекта в нашем изображении:

Рисунок 1: Мы будем использовать квартал Соединенных Штатов в качестве эталонного объекта и следить за тем, чтобы он всегда располагался как крайний левый объект на изображении, что упростит нам его извлечение путем сортировки контуров на основе их местоположения.

Гарантируя, что четверть является крайним левым объектом, мы можем отсортировать контуры наших объектов слева направо, захватить четверть (которая всегда будет первым контуром в отсортированном списке) и использовать ее для определения нашей пикселей на_метрику. , который мы определяем как:

пикселей_per_metric = object_width / know_width

Квартал в США имеет известную_ширину 0,955 дюйма. Теперь предположим, что наш object_width (измеренный в пикселях) вычисляется как 150 пикселей в ширину (на основе связанной с ним ограничивающей рамки).

пикселей_пер_метрика , следовательно:

пикселей_пер_метрика = 150 пикселей / 0,955 дюйма = 157 пикселей

Таким образом, на каждые 0,955 дюйма нашего изображения приходится примерно 157 пикселей. Используя это соотношение, мы можем вычислить размер объектов на изображении.

Измерение размеров объектов с помощью компьютерного зрения

Теперь, когда мы понимаем соотношение «пикселей на метрику», мы можем реализовать скрипт драйвера Python, используемый для измерения размера объектов в изображении.

Откройте новый файл, назовите его object_size.py и вставьте следующий код:

 # импортируем необходимые пакеты
from scipy.spatial import distance as dist
с точки зрения импорта imutils
из imutils импортировать контуры
импортировать numpy как np
import argparse
импорт imutils
импорт cv2

Средняя точка определения (ptA, ptB):
return ((ptA [0] + ptB [0]) * 0,5, (ptA [1] + ptB [1]) * 0,5)

# создать аргумент, синтаксический анализ и анализ аргументов
ap = argparse.ArgumentParser ()
ap.add_argument ("- i", "--image", required = True,
help = "путь к входному изображению")
ap.add_argument ("- w", "--width", type = float, required = True,
help = "ширина самого левого объекта на изображении (в дюймах)")
args = vars (ap.parse_args ())
 

Строки 2-8 импортируют наши необходимые пакеты Python. В этом примере мы будем активно использовать пакет imutils, поэтому, если он у вас не установлен, убедитесь, что вы установили его, прежде чем продолжить:

 $ pip install imutils
 

В противном случае, если у вас do , у вас установлено imutils , убедитесь, что у вас установлена ​​последняя версия, то есть 0.3.6 на момент написания:

 $ pip install - обновить imutils
 

Строки 10 и 11 определяют вспомогательный метод с именем midpoint , который, как следует из названия, используется для вычисления средней точки между двумя наборами координат (x, y) .

Затем мы анализируем аргументы командной строки в строках 14-19 . Нам требуются два аргумента: --image , который представляет собой путь к нашему входному изображению, содержащему объекты, которые мы хотим измерить, и --width , ширина (в дюймах) нашего эталонного объекта, предположительно Самый левый объект в нашем - изображение .

Теперь мы можем загрузить наше изображение и предварительно обработать его:

 # загружаем изображение, конвертируем его в оттенки серого и слегка размываем
image = cv2.imread (args ["изображение"])
серый = cv2.cvtColor (изображение, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
серый = cv2.GaussianBlur (серый, (7, 7), 0)

# выполнить обнаружение краев, затем выполнить дилатацию + эрозию, чтобы
# закрыть зазоры между краями объекта
edged = cv2.Canny (серый, 50, 100)
edged = cv2.dilate (обрезной, Нет, итерации = 1)
edged = cv2.erode (обрезной, Нет, итерации = 1)

# найти контуры на карте краев
cnts = cv2.findContours (edged.copy (), cv2.RETR_EXTERNAL,
cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
cnts = imutils.grab_contours (cnts)

# сортируем контуры слева направо и инициализируем
# калибровочная переменная "пикселей на метрику"
(cnts, _) = contours.sort_contours (cnts)
PixelPerMetric = Нет
 

Строки 22-24 загружает наше изображение с диска, преобразует его в оттенки серого, а затем сглаживает с помощью фильтра Гаусса. Затем мы выполняем обнаружение краев вместе с расширением + эрозией, чтобы закрыть любые промежутки между краями в карте краев (, строки 28-30, ).

Строки 33-35 находят контуры (т. Е. Контуры), которые соответствуют объектам на нашей карте границ.

Эти контуры затем сортируются слева направо (что позволяет нам извлекать наш опорный объект) в Line 39 . Мы также инициализируем наше значение пикселейPerMetric в строке , строка 40, .

Следующий шаг - изучить каждый из контуров:

 # перебирать контуры индивидуально
для c в центрах:
# если контур недостаточно большой, игнорируем его
если cv2.contourArea (c) <100:
Продолжить

# вычисляем повернутую ограничивающую рамку контура
orig = image.copy ()
box = cv2.minAreaRect (c)
box = cv2.cv.BoxPoints (поле), если imutils.is_cv2 (), иначе cv2.boxPoints (поле)
box = np.array (box, dtype = "int")

# упорядочиваем точки контура так, чтобы они отображались
# в верхнем левом, верхнем правом, нижнем правом и нижнем левом
# заказ, затем нарисуйте контур повернутой границы
# коробка
box = перспектива.order_points (поле)
cv2.drawContours (orig, [box.astype ("int")], -1, (0, 255, 0), 2)

# перебрать исходные точки и нарисовать их
для (x, y) в поле:
cv2.круг (ориг, (int (x), int (y)), 5, (0, 0, 255), -1)
 

На Строке 43 мы начинаем перебирать каждый отдельный контур. Если контур недостаточно велик, мы отбрасываем область, предполагая, что это шум, оставшийся от процесса обнаружения края (, строки 45 и 46, ).

При условии, что контурная область достаточно велика, мы вычисляем повернутую ограничивающую рамку изображения на строках 50-52 , уделяя особое внимание использованию cv2.cv.Функция BoxPoints для OpenCV 2.4 и метод cv2.boxPoints для OpenCV 3.

Затем мы располагаем нашу повернутую ограничивающую рамку с координатами в верхнем левом, верхнем правом, нижнем правом и нижнем левом порядке, как обсуждалось в сообщении блога на прошлой неделе (, строка 58, ).

Наконец, линий 59-63 рисуют контур объекта в зеленом , а затем рисуют вершин прямоугольника ограничивающей рамки в виде маленьких красных кружков .

Теперь, когда мы заказали ограничивающую рамку, мы можем вычислить серию средних точек:

 # распаковать упорядоченную ограничивающую рамку, затем вычислить среднюю точку
# между координатами верхнего левого и правого верха, за которым следует
# середина между нижним левым и нижним правым координатами
(tl, tr, br, bl) = коробка
(tltrX, tltrY) = средняя точка (tl, tr)
(blbrX, blbrY) = средняя точка (bl, br)

# вычислить среднюю точку между верхней левой и верхней правой точками,
# за которой следует середина между верхним правым и нижним правым
(tlblX, tlblY) = средняя точка (tl, bl)
(trbrX, trbrY) = средняя точка (tr, br)

# рисуем средние точки на изображении
cv2.круг (ориг, (int (tltrX), int (tltrY)), 5, (255, 0, 0), -1)
cv2.circle (orig, (int (blbrX), int (blbrY)), 5, (255, 0, 0), -1)
cv2.circle (orig, (int (tlblX), int (tlblY)), 5, (255, 0, 0), -1)
cv2.circle (orig, (int (trbrX), int (trbrY)), 5, (255, 0, 0), -1)

# рисуем линии между серединами
cv2.line (orig, (int (tltrX), int (tltrY)), (int (blbrX), int (blbrY)),
(255, 0, 255), 2)
cv2.line (orig, (int (tlblX), int (tlblY)), (int (trbrX), int (trbrY)),
(255, 0, 255), 2)
 

Строки 68-70 распаковывает нашу упорядоченную ограничивающую рамку, затем вычисляет среднюю точку между верхним левым и верхним правым точками, а затем среднюю точку между нижними правыми точками.

Мы также вычислим средние точки между верхним левым + нижним левым и верхним правым + нижним правым соответственно (, строки 74 и 75, ).

Линии 78-81 рисуют синих средних точек на нашем изображении , а затем соединяют средние точки с фиолетовыми линиями .

Затем нам нужно инициализировать нашу переменную пикселейPerMetric , исследуя наш эталонный объект:

 # вычисляем евклидово расстояние между серединами
dA = расст.евклидово ((tltrX, tltrY), (blbrX, blbrY))
дБ = dist.euclidean ((tlblX, tlblY), (trbrX, trbrY))

# если количество пикселей на метрику не было инициализировано, то
# вычислить это как отношение пикселей к предоставленной метрике
# (в данном случае дюймы)
если pixelPerMetric равен None:
pixelPerMetric = дБ / аргумент ["ширина"]
 

Сначала мы вычисляем евклидово расстояние между нашими наборами средних точек ( строки 90 и 91 ). Переменная dA будет содержать расстояние по высоте (в пикселях), а дБ будет содержать расстояние по ширине .

Затем мы проверяем Строка 96 , чтобы увидеть, была ли инициализирована наша переменная пикселей PerMetric , и если нет, мы делим дБ на предоставленный нами - ширина , таким образом давая нам нашу (приблизительную ) пикселей на дюйм.

Теперь, когда наша переменная пикселей PerMetric определена, мы можем измерять размер объектов на изображении:

 # вычисляем размер объекта
dimA = dA / pixelsPerMetric
dimB = дБ / пиксельПерМетрика

# рисуем размеры объекта на изображении
cv2.putText (orig, "{: .1f} в" .format (dimA),
(int (tltrX - 15), int (tltrY - 10)), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,
0,65, (255, 255, 255), 2)
cv2.putText (orig, "{: .1f} in" .format (dimB),
(int (trbrX + 10), int (trbrY)), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,
0,65, (255, 255, 255), 2)

# показать выходное изображение
cv2.imshow ("Изображение", ориг)
cv2.waitKey (0)
 

Строки 100 и 101 вычисляют размеры объекта ( в дюймах ) путем деления соответствующих евклидовых расстояний на значение пикселей PerMetric (см. Раздел «Пикселей на метрику» выше для получения дополнительной информации о том, почему это соотношение работает).

Линии 104-109 определяют размеры объекта на нашем изображении , а Строки 112 и 113 отображают выходные результаты.

Результаты измерения размеров объекта

Чтобы протестировать наш сценарий object_size.py , просто введите следующую команду:

 $ python object_size.py --image images / example_01.png --width 0.955
 

Ваш результат должен выглядеть примерно так:

Рисунок 2: Измерение размера объектов на изображении с помощью OpenCV, Python и методов компьютерного зрения + обработки изображений.

Как видите, мы успешно вычислили размер каждого объекта на нашем изображении - наша визитная карточка правильно указана как 3,5 дюйма x 2 дюйма . Точно так же наш никель точно описывается как 0,8 дюйма x 0,8 дюйма .

Однако не все наши результаты идеальны .

Сообщается, что картриджи Game Boy имеют несколько другие размеры (даже если они одного размера). Высота обеих четвертей также меньше на 0,1 дюйма .

Так почему это? Почему измерения объекта не на 100% точны?

Причина двоякая:

  1. Сначала я наскоро сделал это фото на свой iPhone. Угол, безусловно, равен , а не , идеальный угол 90 градусов, «смотрящий вниз» (как с высоты птичьего полета) на объекты. Без идеального обзора под углом 90 градусов (или как можно более близкого к нему) размеры объектов могут казаться искаженными.
  2. Во-вторых, я не откалибровал свой iPhone по внутренним и внешним параметрам камеры.Без определения этих параметров фотографии могут быть подвержены радиальному и тангенциальному искажению линз. Выполнение дополнительного шага калибровки для нахождения этих параметров может «не исказить» наше изображение и привести к лучшему приближению размера объекта (но я оставлю обсуждение коррекции искажений как тему в следующем сообщении в блоге).

В то же время старайтесь получить как можно более близкий угол обзора при фотосъемке ваших объектов - это поможет повысить точность оценки размера вашего объекта.

Тем не менее, давайте рассмотрим второй пример измерения размера объекта, на этот раз измерения размеров таблеток:

 

Разделяй и властвуй | Набор 5 (умножение матриц Штрассена)

импорт numpy as np

def разделение (матрица):

строка, столбец = матрица.форма

row2, col2 = row / / 2 , col / / 2

вернуть матрица [: row2,: col2], matrix [: row2, col2:], matrix [row2 :,: col2], matrix [row2 :, col2:]

def strassen (x, y):

если лен (x) = = 1 :

возврат x * y

a, b, c, d = разделить (x)

e, f, g, h = разделить (y)

p1 = strassen (a, f - h)

p2 = strassen (a + b, h)

p3 = strassen (c + d, e)

p4 = strassen (d, g - e)

p5 = strassen (a + d, e + h)

p6 = strassen (b - d, g + h)

p7 = strassen (a - c, e + f)

c11 = p5 + p4 - p2 + p6

c12 = p1 + p2

c21 = p3 + p4

c22 = p1 + p5 - p3 - p7

c = нп.vstack ((np.hstack ((c11, c12)), np.hstack ((c21, c22))))

возврат c

Рассчитайте координаты X, Y, Z в реальном мире по координатам изображения с помощью OpenCV - fdx labs

Как только я закончил свой прототип горизонтального перемещения робота-манипулятора и смог надежно выполнять движения захвата и размещения, используя простые значения X, Y, Z, я решил создать реальный вариант использования, который мог бы показать его потенциал для реальных приложений.

Предоставить роботу компьютерное зрение кажется очень простым делом, и я многому научился, чем хочу поделиться, так как, скорее всего, вы найдете это полезным.

На всякий случай, если вы захотите погрузиться прямо сейчас, вы можете получить доступ к коду через мой проект робота Github HTA0.

Примечание. Я взял на себя смелость выделить то, что считаю наиболее важными. Я считаю, что вы обратитесь к репозиторию кода, а также к нескольким диаграммам, на которые я ссылаюсь ниже.

Координаты и рамки отсчета

Вы можете прочитать мой пост на Medium об обзоре робота и посмотреть видео о его работе на Youtube.

Напоминаем, что это установка этого робота:

Робот-манипулятор с горизонтальным перемещением - HTA0

По мере того, как я углубляюсь в этот блог, очень важно помнить о ссылках, которые я использовал:

Система координат робота, камеры и плана

Красный - ось X, зеленый - ось Y и синий - ось Z, стрелки указывают в направлении увеличения положительного значения.Эта иллюстрация будет иметь решающее значение для понимания кода и того, как вы можете использовать его в своих собственных проектах (которые могут иметь разные системы отсчета в зависимости от вашего приложения).

Калибровка камеры OpenCV и 3D-реконструкция

Формулы

Основная ссылка, которую я использовал для этого, - это документация OpenCV 2.4 и 3.0, использующая эти три страницы:

Выполнение шагов по калибровке камеры было действительно простым, но проблема для меня в этом путешествии заключалась в том, как вычислить реальные координаты X Y Z по точкам проекции данного изображения.Я искал это, и я не мог найти никаких ссылок, которые могли бы легко объяснить, как это сделать:

Модель камеры-обскуры

Основная проблема, которую я обнаружил с этой моделью крошечного отверстия, заключается в том, что если вы хотите решить для X Y Z, это невозможно, потому что вы не можете вычислить обратную матрицу R | t, поскольку она не является квадратной.

Прежде чем я углублюсь в решение, важно понять модель и координаты камеры-обскуры:

И это важно, потому что, если ваша установка имеет значение z, отличное от нуля, модель камеры-обскуры упрощается до:

Модель обскуры, когда z не равно 0

Чтобы это работало, я добавил коэффициент масштабирования и матрицу камеры, чтобы получить u, v, которые теперь позволяют вычислить X Y Z следующим образом:

решение для координат реального мира X Y Z

Это был решающий шаг, который позволил мне найти рабочее решение, и во время работы над ним всплыл еще один интересный аспект.

Правильная калибровка внутренней камеры

Первым шагом к калибровке вашей установки является определение так называемых внутренних параметров вашей камеры, которые основаны на конструкции камеры, и одним из ключевых факторов для калибровки является искажение, вызванное кривизной объектив камеры.

Я выполнил шаги калибровки камеры OpenCV и даже использовал много примеров кода, но нашел кое-что интересное.

Калибровка шахматной доски

Следуя примеру калибровки шахматной доски, я считаю, что рекомендуется использовать 10 или более изображений, и это не дает никаких пояснений относительно того, как «поставить» шахматную доску.

Я использовал предварительный просмотр «Неискажения», чтобы проверить свою работу, и обнаружил, что шаблон неискажения имеет много вариаций, а именно:

Вариация функции устранения искажений в зависимости от используемых изображений и поз.

В итоге я использовал около 40 изображений для калибровки и узнал, что для улучшения «стабильности» масштабного коэффициента (ов) мне нужно расположить шахматную доску в той же плоскости, где я хотел обнаруживать X Y Z.

Здесь вы можете найти скрипт Python для этой начальной калибровки.

Правильная калибровка перспективы

В моей настройке я использую одиночную фиксированную камеру , что означает, что после калибровки перспективы модель должна начать работать. Чтобы добраться до этого момента, потребовался ряд дополнительных шагов, чтобы заставить его работать надежно, что я объясню.

Первый шаг - определить значения Cx, Cy и z для камеры, и мы используем новую матрицу камеры, чтобы найти, что Cx = 628 и Cy = 342.Если вы ссылаетесь на модель крошечного отверстия, они эквивалентны значениям пикселей u и v.

Из нашей внутренней калибровки мы получаем Cx и Cy

. Затем мы вручную пытаемся найти точку пикселя u = 628 и v = 342:

. Мы находим cx в 628 и cy в 342 (пока игнорируем X, Y)

И измеряем строкой значение z:

Мы измеряем расстояние z, когда оно проецируется в позу, в данном случае эквивалентно ~ 43 см

. Мы повторяем это измерение для каждой точки, но помните, что z верно только для центральной точки, а остальные точки мы измеряем как d * (который мы должны затем использовать x, y и тригонометрию, чтобы вычислить значение z, что мы делаем автоматически в коде).Наш лист выглядит так:

Точки реального мира для нашей калибровки перспективы

Затем мы используем шаблон из 9 кругов, который я создал для вычисления точек изображения, которые являются информацией, которая нам нужна для расчета перспективы.

находим u и v для каждой из точек

И мы вводим это вручную в калибровку перспективы:

  #ENTER (X, Y, d *)
# d * - это расстояние от вашей точки до объектива камеры. (d * = Z для центра камеры)

X_center = 10,9
Y_center = 10.7
Z_center = 43,4
worldPoints = np.array ([[X_center, Y_center, Z_center],
                       [5.5,3.9,46.8],
                       [14.2,3.9,47.0],
                       [22.8,3.9,47.4],
                       [5.5,10.6,44.2],
                       [14,2,10,6,43,8],
                       [22,8,10,6,44,8],
                       [5.5,17.3,43],
                       [14,2,17,3,42,5],
                       [22.8,17.3,44.4]], dtype = np.float32)

# [u, v] center + 9 точек изображения
imagePoints = np.array ([[cx, cy],
                       [502,185],
                       [700,197],
                       [894 208],
                       [491 331],
                       [695 342],
                       [896 353],
                       [478 487],
                       [691 497],
                       [900,508]], dtype = np.float32)  

И после запуска калибровки перспективы важно проверить коэффициент масштабирования s. Это важный шаг, учитывая, что результаты вашей внутренней калибровки камеры сильно различаются в надежности расчета X Y Z, и вам следует постараться выполнить итерацию и получить как можно меньшую ошибку коэффициента масштабирования.

Я также обнаружил, что коэффициенты масштабирования меняют свои знаки в зависимости от количества точек и вычислений d * по сравнению с Z, и моя гипотеза заключается в том, что это основано в первую очередь на том, как системы отсчета для плоскости vs.камеры разные, что заставляет менять знаки при вычислении.

Здесь вы можете найти сценарий Python для этого процесса.

Расчет реального мира X Y Z во время выполнения по координатам изображения

Когда у вас есть надежная проверка прогнозов калибровки перспективы между точками мира и точками изображения, я создал два файла:

Процесс распознавания изображений выполняет выделение фона для идентификации объекта и фиксирует координаты u, v от его центра (координаты пикселей из обнаруженного изображения).

Процесс XYZ в реальном мире, затем загружает все выполненные нами начальные калибровки и вычисляет точки X Y Z, при этом «волшебство» происходит в этой конкретной функции:

  def calculate_XYZ (self, u, v):
                                      
        #Solve: из пикселей изображения найдите мировые точки

        uv_1 = np.array ([[u, v, 1]], dtype = np.float32)
        uv_1 = uv_1.T
        suv_1 = self.scalingfactor * uv_1
        xyz_c = self.inverse_newcam_mtx.dot (suv_1)
        xyz_c = xyz_c-сам.tvec1
        XYZ = self.inverse_R_mtx.dot (xyz_c)

вернуть XYZ  

После того, как это заработает, вы можете потратить время на проверку своих результатов, которые могут быть следующими:

Использование печати с 9 точками изображения Использование объектов

Калькулятор сопряженной матрицы - eMathHelp

Калькулятор найдет сопряженную (сопряженную, вспомогательную) матрицу данной квадратной матрицы с указанными шагами.

  • В общем, вы можете пропустить знак умножения, поэтому «5x» эквивалентно «5 * x».3 (х).
  • Из приведенной ниже таблицы вы можете заметить, что sech не поддерживается, но вы все равно можете ввести его, используя идентификатор `sech (x) = 1 / cosh (x)`.
  • Если вы получили сообщение об ошибке, дважды проверьте свое выражение, добавьте круглые скобки и знаки умножения там, где это необходимо, и обратитесь к таблице ниже.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *