Exposure Time(曝光时间)

介绍

曝光时间,也称为快门速度,是单个相机图像暴露在光线下的时间量。换句话说,也就是快门保持打开状态的时间。 Zivid相机会拍摄多张图像来计算深度信息,单张图像的曝光时间的单位是微秒,范围为从1 677到100 000微秒。最小曝光时间取决于相机:

Zivid 2

Zivid 2+

最短曝光时间 (µs)

1 677

1 677

将曝光时间按一定比例增加会使图像的曝光量相应增加。 例如,如果将曝光时间从10 000µs增加到20 000µs,则采集时间将是原来的两倍,光强度增加一倍或者说增加1stop。

小技巧

查看 3D捕获速度计算器 了解曝光时间如何影响总捕获时间。

来自强环境光源的干扰

当使用Zivid相机拍摄图像时,我们在特定时间窗口内对光信息进行采样。通过利用这个简单的概念,可以避免可能由环境光引起的许多问题。

结构光传感器是采样系统,其采样率与电视和照明等许多公用设施相似。荧光灯通常是连接到交流电源上工作的。在欧盟,电源产生频率为50Hz的正弦电压。在其他国家,例如美国,电源线频率为60Hz。

如果您在欧洲以30fps的帧率对准的荧光灯进行录像,您会发现它在视频中似乎在闪烁。 当您在车库或仓库内用智能手机拍照时,可能已经遇到过这种现象。

如果相机的帧频与环境光电源的频率匹配,则最终将在每个图像中以相同相位进行光的采样,闪烁现象也将消失。 这会使光线看起来没有变化。

这种概念被称为关联采样(correlated sampling),在使用结构光3D扫描仪时具有良好的效果。 通过选择满足以下公式的曝光时间,可以过滤掉这些由环境光电源导致的随时间变化的噪声:

\[t_{exp} = \frac{n}{2f_s},\quad n \in \mathbb{N}^{+}\]

其中 \(n\) 是一个正整数 , \(f_s\) 是光源的频率。因此,建议在存在强环境光源的情况下使用电网周期的倍数作为采样频率。

  • 在50Hz电网频率下以10 000µs的倍数进行采样。

  • 在60Hz电网频率下以8 333µs的倍数进行采样。

具有直流电源的光源(例如聚光灯或≥1kHz的LED)不会产生此类随时间变化的噪声。

强环境光对平面的干扰

通过适应电网频率的曝光时间减轻干扰

Interference on a flat surface from strong ambient light

Interference mitigated with the exposure time adapted to the grid frequency

备注

这仅在存在 环境光的情况下才有必要。当相机投影仪是主要光源时,任何曝光时间通常在正常工作条件下都是足够的。

50 Hz

下表显示了在使用50Hz电源线频率的国家/地区使用的一些推荐的曝光时间。请注意,您还可以使用10 000 µs的其他倍数,例如30 000µs和50 000µs。

曝光时间 (µs)

10 000

20 000

40 000

80 000

100 000

曝光等级

0

+1

+2

+3

+3.32

60 Hz

下表显示了在使用60 Hz电源线频率的国家/地区使用的一些推荐的曝光时间。请注意,您还可以使用8 333 µs的其他倍数,例如24 999 µs和41665 µs。

曝光时间 (µs)

83 33

16 667

33 333

66 667

83 333

曝光等级

0

+1

+2

+3

+3.32