12、计算摄影技术全解析：从基础校准到创意应用

计算摄影技术全解析：从基础校准到创意应用

1. 计算摄影概述

计算摄影是指将图像分析和处理算法应用于一张或多张照片，以创建超越传统成像系统能力的图像。它包括将多张图像拼接成宽视野全景图等应用，如今一些数字相机已直接集成了部分计算摄影技术，如全景扫描模式和多帧降噪功能。

2. 光度校准

2.1 辐射响应函数

从镜头进入的光线最终存储为数字值的过程中，涉及多个因素。在RAW格式下，从入射光到存储值的映射大致线性；而在JPEG格式下，还需经过拜耳模式去马赛克、锐化、色彩平衡、伽马校正等处理。由于过程复杂，直接建模相机响应函数较困难，更实际的方法是通过测量入射光与最终值的对应关系来校准相机。
- 高精度方法 ：使用积分球，通过精确控制球内辐射量，建立入射辐射与测量像素值的准确对应关系，同时可确定相机的渐晕和噪声特性。
- 实用替代方法 ：使用校准图表，如Macbeth或Munsell ColorChecker Chart，但需确保均匀照明，可在暗室或户外无阴影处进行。
- 简便方法 ：使用三脚架拍摄同一场景的多张曝光照片，同时估计每个像素的入射辐照度和响应曲线。若只有一张或多张不相关照片，可使用国际色彩联盟（ICC）配置文件，或假设RAW文件响应线性，JPEG文件每个RGB通道有γ = 2.2的非线性。

2.2 噪声水平估计

了解相机在特定设置下的噪声注入量很重要，更准确的模型是将噪声水平估计为像素值的函数，即噪声水平函数。
- 实验室方法