ขั้นตอนวิธี demosaic สำหรับขาวดำจะเป็นประโยชน์หรือไม่?

เนื่องจากวัตถุประสงค์หลักของ demosaicing คือการกู้คืนสีได้อย่างถูกต้องที่สุดจะมีประโยชน์ใด ๆ กับอัลกอริทึม demosaic แบบ "ขาวดำเท่านั้น" หรือไม่? นั่นคือแทนที่จะกู้คืนสีก่อนแล้วจึงแปลงขาวดำควรแปลงไฟล์ RAW เป็นขาวดำโดยตรงดีกว่าหรือไม่

ฉันสนใจคุณภาพของภาพเป็นพิเศษ (เช่นช่วงไดนามิกและความคมชัด) ในบันทึกที่เกี่ยวข้องอัลกอริธึม demosaicing ทั่วไปแบบใดที่เหมาะที่สุดสำหรับการแปลงขาวดำ?

ไม่มีวิธีแปลงไฟล์ RAW เป็นขาวดำโดยตรงโดยไม่ต้องกู้คืนสีก่อนเว้นแต่ว่าตัวแปลงของคุณจะใช้ชุดพิกเซล R, G, B เพียงชุดเดียวเพื่อสร้างภาพ วิธีการนี้จะทำให้สูญเสียความละเอียดอย่างมาก

เพื่อที่จะไม่สูญเสียความละเอียดเมื่อแปลงเป็นขาวดำคุณต้องใช้พิกเซล RG และ B ทั้งหมดซึ่งโดยปริยายหมายถึงต้องทำการคำนวณสีโดยปริยายซึ่ง ณ จุดนั้นคุณอาจใช้อัลกอริธึมการทำลายสีขั้นสูงอย่างใดอย่างหนึ่งแล้วแปลง ผลลัพธ์เป็นขาวดำ

คุณต้องใช้อัลกอริทึม demosaic แม้ว่าคุณจะแปลงภาพเป็น B&W

เหตุผลที่ค่อนข้างง่าย - มิฉะนั้นคุณจะได้รับสิ่งประดิษฐ์ย่อยพิกเซลทั่วสถานที่ คุณต้องตระหนักว่าภาพที่บันทึกโดยเซ็นเซอร์นั้นค่อนข้างยุ่ง ลองมาดูตัวอย่างจากWikipedia :

ทีนี้ลองนึกว่าเราจะไม่ทำ demosaicing ใด ๆ และเพียงแค่แปลง RAW เป็นสีเทา:

คุณเห็นหลุมดำเหรอ? พิกเซลสีแดงไม่ได้ลงทะเบียนอะไรในพื้นหลัง

ตอนนี้เรามาเปรียบเทียบกับรูปภาพ demosaiced ที่แปลงเป็นระดับสีเทา (ทางซ้าย):

โดยทั่วไปคุณสูญเสียรายละเอียด แต่ยังสูญเสียสิ่งประดิษฐ์จำนวนมากที่ทำให้ภาพดูทนไม่ได้ รูปภาพที่ผ่านการแยก demosaicing จะสูญเสียคอนทราสต์จำนวนมากเนื่องจากวิธีการแปลง B&W ในที่สุดเฉดสีที่อยู่ระหว่างสีหลักอาจแสดงด้วยวิธีที่ไม่คาดคิดในขณะที่พื้นผิวขนาดใหญ่ของสีแดงและสีน้ำเงินจะว่างเปล่า 3/4

ฉันรู้ว่ามันเป็นการทำให้เข้าใจง่ายและคุณอาจตั้งเป้าหมายในการสร้างอัลกอริทึมที่เรียบง่าย: มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการแปลง RAW เป็น B&W แต่ประเด็นของฉันคือ:

คุณต้องคำนวณภาพสีเพื่อสร้างเฉดสีเทาที่ถูกต้องในภาพถ่าย B&W

วิธีที่ดีที่จะทำ B & W เป็นการถ่ายภาพโดยการเอาตัวกรองอาร์เรย์สีสมบูรณ์ - เช่นLeica ได้ใน monochrom - ไม่ได้โดยการเปลี่ยนแปลง RAW มิฉะนั้นคุณจะได้รับสิ่งประดิษฐ์หรือเฉดสีเทาที่ผิดพลาดหรือความละเอียดที่ลดลงหรือสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด

เพิ่มข้อเท็จจริงนี้ที่การแปลง RAW-> ไบเออร์ -> B&W มอบทางเลือกมากมายให้คุณในการปรับปรุงและแก้ไขภาพและคุณมีโซลูชั่นที่ยอดเยี่ยมมากที่สามารถถูกโค่นโดยการสร้างเซ็นเซอร์เฉพาะ นั่นเป็นเหตุผลที่คุณไม่เห็นตัวแปลง B & W RAW เฉพาะที่จะไม่ถอยกลับไปหาข้อมูลในกระบวนการ

กล้องวิชันซิสเต็มที่มีตัวกรองไบเออร์สามารถให้ภาพสีเทาขาวดำได้โดยตรง แต่ทำได้โดยการยกเลิกการแปลงเป็น YUV และส่งเฉพาะช่อง V (ปกติที่ฉันใช้อย่างน้อยที่สุด) หากพวกเขามีวิธีที่ดีกว่าโดยข้ามการสร้างสีใหม่นี้ฉันคิดว่าพวกเขาจะทำเช่นนั้นเพราะพวกเขากำลังผลัก framerates อยู่ตลอดเวลา (เช่นกล้องทั่วไปที่ฉันใช้จะรัน 100FPS เป็นต้น)

ถ้าหากไม่สนใจการแยกสีตามความสามารถครึ่งความละเอียดและค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักละ 2x2 quad แต่ถ้าคุณต้องการความละเอียดเต็มจะเป็นการดีกว่าที่จะใช้อัลกอริทึม demosaicking สีปกติซึ่งพยายามรักษาขอบที่ดีกว่า ถ้าเรารู้ว่าเราต้องการ greyscale เราเพิ่งได้กล้องโมโนโครมตั้งแต่แรกให้ตบที่ฟิลเตอร์สีหากเรามองหาสีที่ต้องการเนื่องจากการตั้งค่านี้เหนือกว่าในคุณภาพของภาพลดความจำเป็นในการตั้งค่าความละเอียดที่สูงเกินไป การใช้เซ็นเซอร์ความละเอียดต่ำที่เร็วพร้อมพิกเซลที่ใหญ่กว่าซึ่งจะให้ภาพที่ดียิ่งขึ้น

เอฟเฟกต์ของฟิลเตอร์สีสำหรับแต่ละพิกเซลของเลเยอร์ไบเออร์นั้นเหมือนกับการถ่ายภาพ B&W ด้วยฟิลเตอร์สีเหนือเลนส์: มันเปลี่ยนความสัมพันธ์ของระดับสีเทาของสีต่างๆในฉากที่กำลังถ่ายภาพ เพื่อให้ได้ระดับความสว่างที่ถูกต้องสำหรับทุกสีในฉากสัญญาณจากแต่ละพิกเซลจะต้องถูกทำลาย ดังที่คนอื่นได้กล่าวถึงเซ็นเซอร์ที่ไม่มีเลเยอร์ไบเออร์จะให้ภาพขาวดำที่ไม่จำเป็นต้องรื้อถอน สิ่งนี้จะส่งผลให้ความคมชัดของภาพดีขึ้นหากวงกลมของความสับสนจากเลนส์เท่ากับหรือน้อยกว่าความกว้างของแต่ละพิกเซล

ในแง่ปฏิบัติฉันได้สังเกตเห็นหลายสิ่งที่แปลงไฟล์ RAW เป็นขาวดำโดยใช้ Digital Photo Professional (DPP) ของ Canon

1. การปรับสมดุลแสงสีขาวสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของการรับรู้แสงโดยรวมในลักษณะเดียวกับการปรับความคมชัด เช่นนี้มันสามารถใช้เพื่อปรับความคมชัด
2. สมดุลแสงสีขาวจะมีผลต่อความสว่างของสีที่ต่างกันในฉาก สามารถใช้ปรับแต่งแอพพลิเคชั่นของฟิลเตอร์ "Orange", "Yellow", "Red" ฯลฯ ได้อย่างละเอียด สีแดงดูเหมือนจะได้รับผลกระทบมากที่สุดจากเรื่องนี้และมืดกว่ามากที่ 2500K มากกว่าที่ 10,000K อย่างน่าประหลาดใจสำหรับฉันอย่างน้อยก็คือโทนสีน้ำเงินนั้นไม่ได้แสดงถึงการย้อนกลับ
3. เนื่องจากจุดประสงค์ที่ใช้งานได้จริงไม่มีเสียงรบกวนในภาพขาวดำจึงสามารถปล่อยไว้ที่ "0"
4. เครื่องมือมาสก์ที่ไม่ชัดจะช่วยควบคุมความคมชัดได้มากกว่าตัวเลื่อน "Sharpness" ที่ง่ายขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณมีพิกเซล "ร้อน" หรือ "ร้อน" ไม่กี่ภาพคุณสามารถเพิ่มความคมชัดโดยรวมได้โดยไม่ต้องเน้น

ด้านล่างนี้เป็นกล้องสองรุ่นที่มีการเปิดรับแสงเดียวกันบน Canon 7D พร้อมเลนส์ EF 70-200mm f / 2.8L IS II และ Kenco C-AF 2X Teleplus Pro 300 teleconverter รูปภาพถูกครอบตัดเป็น 1,000X1000 พิกเซล ครั้งแรกที่ถูกแปลงโดยใช้การตั้งค่ากล้องในที่แสดงด้านล่าง แก้ไขครั้งที่สองด้วยการตั้งค่าที่แสดงในภาพหน้าจอ นอกเหนือจากแท็บ RAW แล้วยังใช้การตั้งค่าการลดสัญญาณรบกวนความสว่างเป็น 2 เช่นเดียวกับค่าความผิดปกติของสีที่ 99

ฉันจะเสนออัลกอริทึมเช่นนี้ (ทึกทักเป้าหมายของคุณเป็นสีขาวและมีอุณหภูมิสีที่สอดคล้องกัน):

• Demosaic RAW Bayer เป็น RGB
• ลดสีตัวอย่างเป็นสีเทา
• สร้าง LUT ระหว่างค่าตัวดึงข้อมูลดิบกับค่าระดับสีเทา (ต้องดำเนินการหนึ่งครั้งต่อระนาบสี RGGB หรือ RGB)
• ใช้ LUT ต่อฟิลเตอร์สีเพื่อแปลง RAW Bayer โดยตรงเป็น Grayscale โดยไม่ต้องกรองพิกเซลระหว่างกัน

ในทางทฤษฎีสิ่งนี้จะเข้าใกล้ผลลัพธ์ของเซ็นเซอร์ขาวดำที่แท้จริง