环境光强度#
信息
本主题中的所有信息均适用于所有 blaze 和 Smart blaze 相机型号。为简便起见，下文统一使用“blaze”指代所有型号。
哪种类型的环境光有问题？#
blaze 相机会发射不可见的红外光：
- blaze-101 和 blaze-101s 相机发射波长为 940 nm 的光
- blaze-102、blaze-102s、blaze-112 和 blaze-112s 相机发射波长为 850 nm 的光
920–970 nm（blaze-101、blaze-101s）或 830–880 nm（blaze-102、blaze-102s、blaze-112、blaze-112s）范围内的不可见红外光会被相机的图像传感器检测到，并会干扰相机自身的光源，从而影响最终的测量结果。因此，它可被视为干扰的主要原因。其他波长的光在此方面的影响微乎其微。
辐照度与照度#
由于相机主要对不可见红外光敏感，因此环境光鲁棒性是通过辐照度来规范的，这是一种适用于不可见光的辐射度量。辐照度以 W/m² 为单位度量。它指单位面积上表面接收到的辐射通量（功率）形式的光。
与此相反，可见光的感知亮度通常表示为照度。这是一个光度量，指的是光对人眼的感知亮度。照度以勒克斯 (lx) 为单位。
没有普遍有效的方法可以从辐照度值中得出照度值。这是因为不同光源的红外部分可能会发生很大变化，因此，每个光源的光谱都必须单独考虑。
比较示例方案#
为了提供一些指导，Basler 检查了三种不同的场景，以展示辐照度与不同光源照度值之间的关系。这些测量是在以下条件下进行的：
- blaze-101 和 blaze-101s 相机的辐照度极限为 12.8 W/m²，而 blaze-102、blaze-102s、blaze-112 和 blaze-112s 相机的辐照度极限为 6.8 W/m²（由 Basler 在特定的测试条件下确定）。
- 选择典型光源（例如日光或卤素灯）的总光谱辐照度，使得相机图像传感器记录的辐照度等于相机 12.8 W/m² 和 6.8 W/m² 的辐照度极限。
随后，结合光源的光谱和光视效率函数，计算出这些条件下的可见光范围内的照度。同时还纳入了图像传感器的量子效率、相机带通滤光片的传递函数（通带和阻带）以及其他一些相关的相机 Property。
下表列出了结果：
| blaze-101 / blaze-101s | 环境光强度的辐射限制 （最大辐照度 @ 920–970 nm） | 环境光强度的光度限制 （最大照度，近似值） |
|---|---|---|
| 阳光a | 12.8 W/m² | ~60 klux |
| 白炽灯 (3200 K)b | 12.8 W/m² | ~8 klux |
| 在 920–970 nm 之间没有近红外发射的人造光源（例如可见光 LED，荧光灯等） | 12.8 W/m² | 没有实际限制 |
| blaze-102 / blaze-102s / blaze-112 / blaze-112s | 环境光鲁棒性的辐射度极限 （最大辐照度 @ 830–880 nm） | 环境光强度的光度限制 （最大照度，近似值） |
|---|---|---|
| 阳光a | 6.8 W/m² | ~15 klux |
| 白炽灯 (3200 K)b | 6.8 W/m² | ~5 klux |
| 830–880 nm 之间没有近红外发射的人造光源（例如可见光 LED、荧光灯等） | 6.8 W/m² | 没有实际限制 |
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北半球晴朗的蓝天白昼：夏至日；太阳时 12:00:00；纬度 53.692540；经度 10.266444；目标倾角 90°（垂直于地面）；目标方位角 180°（朝南）；表面反照率 0.2；相机垂直于目标
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3200 K 色温的钨卤素灯
环境光的影响#
环境光对相机图像 Quality 的影响在深度图或点云中最为明显。在 920–970 nm 或 830–880 nm 范围内存在强环境光的场景中，深度噪声会增加，从而降低深度测量的精度。
如果环境光相对较弱（辐照度高达 5 W/m²），噪声的增加幅度将保持在大约 2 倍以下。在接近日光鲁棒性指定极限（辐照度 12.8 W/m²）的强环境光下，噪声会增加 7 倍。如果环境光的辐照度进一步超过此极限，相机的图像传感器将饱和。发生这种情况时，强度图像将呈现白色，并且深度测量将不再可能。
信息
环境光在相机的强度图像中是不可见的。这意味着环境光的变化不能被观察为亮度的变化，而只能被观察为图像噪声的变化。因此，从曝光良好的图像到过饱和图像的过渡可能显得非常突然。
确定相机的辐照度限制#
在以下条件下测试了相机：
- 平面白色目标，反射率 90％
- 由 940 nm（blaze-101、blaze-101s）或 850 nm（blaze-102、blaze-102s、blaze-112、blaze-112s）LED 照明的目标
- 目标和相机之间的距离为 6 m
- Exposure 时间为 250 µs
测试设置#
照相机直接对准 6 m 处白色平面目标。为了模拟环境光，可以使用与相机波长相同的附加光源照亮目标。目标上的发光度增加到相机仍可提供不会过曝的可用图像。测量照度并基于相机图像确定噪声的增加率。
测试结果#
对于 920–970 nm 之间的环境光源，blaze-101 和 blaze-101s 相机在 12.8 W/m² 的环境辐照度下仍然可以提供可用的图像。图像噪声增加了 7 倍。
对于 830–880 nm 之间的环境光源，blaze-102 和 blaze-102s 相机在 6.8 W/m² 的环境辐照度下仍然可以提供可用的图像。图像噪声增加了 7 倍。