====  ISO 15739：噪声测试 ====
**概述**\\
**ISO 15739标准规定了数字相机噪声（Noise)和动态范围 (Dynamic Range)​的测试方法。**

**标准：**

[[https://www.iso.org/standard/72361.html|ISO 15739]]\\
Photography — Electronic still-picture imaging — Noise measurements

**技术委员会：**

[[https://www.iso.org/committee/48420.html|ISO/TC 42 Photography]]

**术语和定义**\\ 
**相机光电转换函数（OECF）：**光电数字摄像系统输入场景对数亮度与像素值之间的关系。\\

**数码静态相机（DSC）：**一种从固态照相传感器的数字化输出中产生数码静态图像并使用数字存储器（如可移动存储卡）记录该数码静态图像的相机。\\

**裁剪值（clipping value）：**像素值在曝光进一步增加时保持恒定（高光裁剪值）或在曝光进一步降低时保持恒定（暗部裁剪值）。\\

**总噪声（total noise)：**所有由单次曝光捕获的数字化输出值中不想要的变化，包括模式噪声和时间噪声。\\

**噪声(noise)：**成像系统响应中不需要的变化。\\

**数码静态相机的动态范围（DSC dynamic range）：**根据ISO 15739所规定的像素值低于高光裁剪值的最大曝光水平与以至少为1的递增信噪比所能捕获的最小曝光水平之比。

**视觉噪声**\\
__视觉噪声（Visual Noise, 简称 VN）__指人类观察者在图像中可感知的噪声程度，贴合人类视觉系统感知特性。
视觉噪声（VN）与信噪比（Signal-to-Noise Ratio, 简称 SNR）的核心区别在于：__SNR 反映噪声客观总量，VN 则按噪声可见性权衡，排除人眼不可感知的噪声。__

标准附录 B（Annex B） 中提供了一种测量视觉噪声水平的方法。\\
其计算原理如图所下：\\
{{ yanding:噪声原理.jpg?550 |}}

**信噪比**\\ 
标准中的附录 D （Annex D）中描述了**信噪比**的计算方法。\\
其计算公式如下：\\
对于每个灰度块${L_{j}}$，计算系统的亮度增益$g(L_{j})$:
$$          g(L_{j})       =          \frac{1}{2}        [     \frac{  I(L_{j})-I(L_{i}) }  {L_{j}-L_{i} }   +    \frac   {   I(L_{k}) - I(L_{j})   }    {L_{k}-L_{j}}   ]           $$
其中，$I(L_{j})$是亮度$L_{j}$对应的像素值，$L_{i}$和$L_{k}$是$L_{j}$相邻块的亮度值。

信噪比计算为：
$$   Q_{total} =     \frac{ g(L_{j})* L_{j} }{ \varrho_{total}    }  $$

其中，$L_{j}$是目标块的亮度；$\varrho_{total}$是目标块总噪声。\\

**测试图卡**\\
测试图卡使用基于ISO 14524描述的测试图卡（见图1、图2、图3），可选择透射式或反射式。图卡需具备足够的密度范围，确保当测试图卡背景处于指定编码值时，最浅灰块亮度不低于相机高光溢出阈值。通常情况下，这需要使用高对比度透明图卡并采用背光照明技术。推荐选用对比度比为10,000：1的高对比度透射式20色块OECF测试色卡。
|  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:12阶oecf测试图卡.png?600 |}}  |  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:16阶oecf测试图卡.png?600 |}}  |  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:20阶oecf测试图卡.png?600 |}}  |
|  图1：12阶OECF测试图卡  |   图2：16阶OECF测试图卡  |  图3：20阶OECF测试图卡  |  

**DSC测试环境设置**\\
噪声的测量方法取决于相机类型及其自动曝光控制水平，这里以不具备手动曝光控制覆盖功能的TTL自动曝光相机为例介绍测试图卡的环境设置。
|  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:15739-3.png?500 |}}  |  
|  透射式测试图卡测试环境  |

|  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:15739-2.png? 500|}}  |
|  反射式测试图卡测试环境  |

**照明调整**\\
对于采用每通道 8 位 sRGB 编码的相机，需调节光源亮度等级，使 ISO 14524 标准里 OECF 测试图卡中心背景的像素值处于 110 - 130 范围内（目标值为 118）。

**如何测量噪声？**\\ 

**测试设备**\\
根据ISO 15739标准的测试流程和算法，噪声测量将用到的设备为**透射式灯箱**、**OECF 测试图卡**（这里使用的是研鼎的CP180-TI-120透射式20灰阶测试图卡）和**RIQA图像质量分析软件**。

| 设备名称 |  [[https://www.yanding.com/product/detail?id=1821|研鼎TLB系列透射式灯箱]]  |  [[https://www.yanding.com/product/detail?id=1923|CP180-TI-120透射式20灰阶测试图卡 ]]  |  [[https://www.yanding.com/product/detail?id=1933|RIQA——Camera模块]]  |
| 测试设备 |  [[https://www.yanding.com/product/detail?id=1821|{{ yanding:透射灯箱.png?250 |}}]]  |  [[https://www.yanding.com/product/detail?id=1923|{{ yanding:成像质量评价:标准化测试:20阶灰阶测试图卡.png?250 |}}]]  |  [[https://www.yanding.com/product/detail?id=1933|{{ yanding:riqa-camera.png?250 |}}]]  |
| 设备功能 |  提供均匀、稳定的标准光源  |  灰阶测试靶标  |  分析测试样张，计算噪声相关指标  |


**结果解读**\\ 
RIQA是研鼎自研的图像分析软件，其Camera模块支持 ​​ISO 15739 标准​​的噪声测量，可从多梯度灰阶测试图卡中计算出 **信噪比（SNR）**​​ 和 ​​**视觉噪声（VN）**​​，客观量化相机的噪声水平。

{{ yanding:成像质量评价:标准化测试:20-1.png?600 |}}

**视觉噪声**\\
参考 ISO 15739:2017 标准计算的VN折线图及其对应数据。
{{ yanding:成像质量评价:标准化测试:20-_2_.png?600 |}}

**信噪比**\\
参考 ISO 15739:2017 标准计算的SNR曲线图及其对应数据。
{{ yanding:成像质量评价:标准化测试:20-_1_.png?600 |}}