环境光强度#
哪种类型的环境光有问题？#
Blaze 相机发出不可见的红外光 (940 nm)。相机的图像传感器会检测到 920–970 nm 范围内的不可见红外光，并且会干扰相机自身的光源，从而影响最终的测量结果。因此，可以将其视为干扰的主要原因。在这方面，其他波长的光的影响可以忽略不计。
辐照度与照度#
由于相机主要易受不可见红外光的影响，因此根据辐照度（适合于不可见光的辐射量）来指定环境光的强度。辐照度以 W/m² 为单位。它是指单位面积上表面接收的光的辐射通量（功率）。
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 研究了三种不同的情况，以显示辐照度与不同光源的照度值之间的关系。应用了以下条件：
- blaze 相机的辐照度限制为 12.8 W/m²（由在这些测试条件下的 Basler 确定）。
- 选择典型光源（例如日光或卤素灯）的总光谱辐照度时，应使相机的图像传感器记录的辐照度等于相机的辐照度限制 12.8 W/m²。
然后考虑光源的光谱和发光效率函数，计算在这些条件下可见光范围内的照度。还包括图像传感器的量子效率，相机带通滤波器的传递函数（通带和阻带）以及其他一些与相机相关的属性。
下表列出了结果：
| 场景 | 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 |
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北半球阳光明媚的一天，天空湛蓝：夏至日；太阳时 12:00:00；纬度 53.692540；经度 10.266444；目标倾斜 90°（垂直于地面）；目标方位角 180°（朝南）；表面反照率 0.2；相机正对目标
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3200 K 色温的钨卤素灯
环境光的影响#
环境光对相机图像质量的影响在深度图或点云中最为明显。在强环境光在 920–970 nm 范围内的场景中，深度噪声会增加，从而降低了深度测量的精度。
如果环境光相对较弱（辐照度高达 5 W/m²），则噪声的增加将保持在大约 2 倍以下。在强环境光下，接近日光强度的指定限制（辐照度 12.8 W/m²），噪声将增加 7 倍。如果环境光的辐照度进一步增加到超出此限制，则相机的图像传感器就会饱和。发生这种情况时，强度图像将显示为白色，并且不再可能进行深度测量。
信息
在相机的强度图像中看不到环境光。这意味着环境光的变化无法观察到亮度的变化，而只能观察到图像噪声的变化。因此，从曝光良好的图像到过饱和图像的过渡可能看起来非常突然。
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％
- 940 nm LED 照明目标
- 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，相机在 12.8 W/m² 的环境照度下仍可以提供可用图像。图像噪声增加了 7 倍。