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 One+

Zivid Two

最短曝光时间 (µs)

6 500

1 677

当选择65 00µs的曝光时间时,Zivid相机大约需要90毫秒来捕获一张3D图像。 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。

来自环境光源的干扰

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:

\[t_{exp} = \frac{n}{2f_s}, n = |Z|\]

其 中 \(n\) 是一个正整数 , \(f_s\) 是光源的频率。因此,建议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。

50 Hz

下表是建议在使用50Hz电源频率的国家/地区使用的曝光时间。请注意,您还可以使用10 000µs的其它倍数,例如30 000µs和50 000µs。

曝光时间 (µs)

10 000

20 000

40 000

80 000

100 000

捕获时间(ms)

130

250

490

970

1 210

曝光等级

0

+1

+2

+3

+3.32

小技巧

在场景中存在50Hz光源的情况下,建议设置的曝光时间为10 000µs的倍数。

60 Hz

下表是建议在使用60Hz电源频率的国家/地区使用的曝光时间,适用于美洲国家,例如美国,加拿大和巴西,以及部分亚洲地区,例如日本,韩国和台湾等:

曝光时间 (µs)

83 33

16 667

33 333

66 667

83 333

捕获时间(ms)

108

217

433

867

1 083

曝光等级

0

+1

+2

+3

+3.32

小技巧

在场景中存在60Hz光源的情况下,建议设置的曝光时间为8 333µs的倍数。