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  • 水下摄像影像模糊不清的原因分析及改善方法
  • 2017/4/24 阅读次数:[903]



  • 水下摄像照片或电视图像模糊不清晰是最常见的,也是影响检测效果最严重的影像质量问题。造成影像模糊不清的原因是多方面的,主要有以下四个方面的原因。


      一、水的散射造成影像清晰度降低


      造成影像模糊不清晰的原因较多,但主要原因是水的透明度低,水中微小的无机物和有机物颗粒含量高。在这种浑浊的水中拍摄时,由于这些微小颗粒对光线的散射作用,使得无论是水下照相或是水下摄像,拍摄的影像效果都像是“雾里看花”一样,模糊不清。


    从光学成像技术的应用和发展来看,这一问题目前还难以从根本上彻底解决。实际水下拍摄时,可以考虑采用以下方法加以改善。


      (一)选择透明度高的水域或时机拍摄。通常,水下摄像的作业水域是无法由作业人员自由选择的,但在有些情况下,比如附近有透明度高的水域、影像质量要求较高时,如果条件允许,则可以将作业对象转移到水质好的水域进行拍摄。此外,即便是在同一水域,随着潮汐、水流、天气等变化,水的透明度也会发生变化,作业人员只要注意观察、积累经验,选择透明度相对较高的时机进行作业,就会改善拍摄效果。


      (二)采用近距离拍摄。在相同的拍摄条件下,水下摄像机离被摄物体的拍摄距离越近,光在水中的传输过程受到水的散射作用就越小,拍摄的影像也就越清晰。因此,在水下摄像作业时,只要能满足拍摄要求,拍摄距离是越近越好。


    根据经验,通常水下的拍摄距离应不超过水的透明度的1/2-1/3。水的透明度可以采用圆盘法进行粗略地测算。但在采用近距离拍摄时应注意一点,实际的最小拍摄距离不应小于摄像镜头的最近拍摄距离,否则也会由于无法聚焦而造成影像模糊。


      (三)使用专用的浑水水下摄像机或浑水摄像辅助装置。这种摄像机或装置是在摄像机的镜头前安装一个耐压或非耐压的摄像罩,罩内封闭空腔内的介质为空气或清水。这样,就使光线从被摄物体到镜头的传输过程中,在浑水中的路径缩短,从而减小了水的散射作用,提高了影像的清晰度。但由于这种摄像罩的长度有限,因此只有在较近距离拍摄时,其改善效果才明显。


      (四)水下照明采用斜侧光而不要用顺光。在同样的拍摄条件下,光源不同的照射方向对影像的清晰度有一定的影响。当光源的照射方向与镜头的拍摄方向为同向(即顺光)时,镜头前的水中颗粒对影像清晰度影响较大;当光源的照射方向与镜头的拍摄方向成30度至60度夹角(即斜侧光)时,影像的清晰度会较好些。因此,在水下照明时,应使照明灯离开摄像机一段距离,形成斜侧光照明。


      水下拍摄过程中,防止将水搅浑。特别是在水底拍摄时,潜水员移动位置或打脚蹼,很容易将水搅浑而影响拍摄效果,这一点在拍摄前应特别注意。通常在水底拍摄,潜水员一般不要穿脚蹼,可以穿工作鞋。当有水流时,潜水员应采用顶流或侧流的方向拍摄。


      二、水下摄像机晃动造成影像清晰度降低


      由于水的浮力、水流以及涌浪等影响,潜水员在水下拍照时往往难以持稳摄像机,造成水下拍摄的画面模糊不清。


      要解决好这一问题,首先要提高潜水员的潜水技能,保证在较为复杂的水下环境中能控制好自身的稳定性。此外,可以考虑采用以下方法来解决。


      (一)布设辅助作业平台作为水下拍摄时的依托物。在水下进行拍摄,特别是水流较大、海况复杂的情况下,给作业潜水员布设一个工作平台,作为稳定身体和摄像机的依托物,对防止摄像机晃动造成的影像模糊等问题非常有效。


      工作平台可根据作业对象、位置、范围等的实际情况自行制作,平台的样式可以多种多样,如用钢管焊制的吊篮、潜水梯、减压架等,有时还可以用麻缆系接在作业部位作为潜水员的依托物,如系兜底缆等。


      (二)潜水员选择合适的拍摄姿势。根据拍摄对象和位置的不同,潜水员应选择好拍摄的姿势。在水底拍摄时,若水流不大,可选择双腿或单腿跪姿拍摄,稳定性较好;若水流较大,可选择卧姿拍摄。如果有作业平台,也可采用上述姿势。悬浮或游动姿势拍摄的难度较大,一般只在无流和无涌浪的情况下使用。


      (三)水底拍摄时多佩带些压重物。当在水底拍摄时,为了增大潜水员的稳定性,可多佩带压铅,一般不少于10公斤,若穿潜水服应不少于15公斤。但这些压铅不可一次性佩带上,悬浮或游动拍摄时也不可佩带过多压铅,否则会由于负浮力过大而给潜水员带来危险。可将压铅分为两组,一组按正常潜水配重佩带好,潜水员着底后,再由水面将第二组压铅送下,潜水员将其系在或压在腿上。


      三、聚焦不准确造成影像清晰度降低


      水下摄像时,必须要随着拍摄距离的变化对被摄景物准确聚焦,调焦不准或不调焦,均会造成影像的模糊。


      目前,常用的潜水员水下电视系统,其水下摄像机的聚焦多是由水面控制台来控制的。水下拍摄过程中,水面控制台的操作人员必须全神贯注地注视着监视器上的图像,当摄像机移动位置时,操作员首先要快速判断拍摄距离是变近还是变远,然后根据距离变化的快慢及时、迅速地操纵聚焦开关进行跟踪聚焦。拍摄距离变化较慢时,可用“点动”的方法调焦,变化较快时,可用“连动”的方法调焦。潜水员在水下操纵摄像机时,要注意与水面的配合,应尽量保持相对稳定的拍摄距离,不要忽近忽远,让控制台操作人员无法跟踪调焦。


      如果有必要且条件允许,可以在实拍前进行预演,以便使操作人员与潜水员的配合更加默契,更好掌握调焦的时机和速度。


      对于没有聚焦指示装置或自动聚焦功能的水下摄像机,拍摄前应准确估计拍摄距离并正确调节聚焦选钮。如果拍摄要求较高,可以采用测量的方法确定准确的拍摄距离,但要注意将米尺测量出的距离乘上3/4,折算成“水下距离”。


      此外,采用广角镜头和小光圈能增大摄像景深,水下摄像使用大景深可以弥补聚焦不准所造成影像模糊。在水下拍摄时,潜水员还应确保最小拍摄距离不能小于镜头的最近聚焦距离。


      四、曝光严重不足或过度造成影像无法辨识


      水下摄像通常都需要辅助光照明,以便为拍摄提供足够的光照度。水下摄像使用水下照明灯,但在拍摄中如果未正确使用辅助照明设备、光源的光照度严重不足或过强,会使拍摄出的影像昏暗或出现亮斑而无法辨识被摄物体。


      水下摄像机配备的照明灯的亮度一般是可以调节的,水下摄像时应根据监视器的图像显示以及景物表面的反光强弱,调节到合适的灯光亮度。在近距离拍摄时,还要调节好照明灯的照射方向,避免景物表面的强反光而在图像上留下亮斑。


      除上述原因外,还有其它一些因素也会影响影像的清晰度,如镜头与景物之间有绳缆、气泡、海藻等物体,拍摄时未及时清除而导致影像被局部遮挡;拍摄动体时快门速度选择过慢,导致图像模糊;摄像机由短焦距向长焦距变焦时调焦不精确等。

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