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数码单反相机感光元件染尘的消除技巧 在前面的文章中,我们已经分别探讨了如何以图像处理处理技术来移除高ISO亮度噪声与长曝光噪声(long exposure noise),而本文的重点则放在单反相机所常遇见的第三种噪声-感光元件染尘所造成的杂点,这也是一般图像处理技术最困难处理的一种噪声。 这种感光元件染尘问题通常只会出现在可以更换各种镜头的相机上,一般的消费型相机则因为没有更换镜头的能力,所以并不会有染尘的困扰。 感光元件染尘简介 随着单反相机的功能越来越提高,而价格却不断地下降,大幅拉近了其与高阶消费型相机的价格差距,所以这使得单反相机越来越有竞争力,也有愈来越多人加入到数码单反相机的行列。 而由于单反相机是透过电力操控机械设备,容易产生轻微的静电,因此在更换镜头的时候,若不注意就很容易将小尘埃吸入感光元件(CCD或CMOS)上,这会导致在拍摄的时候,在照片上产生小污点,这就是所谓的“染尘现象”。 这种染尘有两个特色: (一)要在在小光圈,例如F22,拍摄时才会明显产生。图1是一张以Canon EOS 30D在著名的十分瀑布所拍摄的照片,拍摄条件为光圈F22,快门时间0.6秒。红色圆圈处可以明显看见感光元件染尘所造成的杂点。
(二)这种杂点的大小通常都远大于1个像素,形状也为不规则状。图2为图1照片1:1 比例的局部原始影像,红色圆圈处就是染尘所造成的杂点。也就是因为这个特性,导致使用一般图像处理技术并无法有效清除杂点。
如果单反相机出现染尘现象,大部分都得送往厂商手动清除,不过通常价格昂贵。当然也可以自己买清洁工具来除尘,但是一不小心就有可能伤及感光元件,到时候就得要花更大的费用来修理,十分令人头疼。 最近两三年,各家单反相机厂商开始发明出“感光元件自我清理功能”,其原理是使用压电元件产生超音波震动,让粉尘脱落,以笔者现在的相机EOS 40D来说,它可以设定每次开、关机都自动执行超音波除尘。但这样的机制,可能还是无法对付黏度较高的粉尘。因此本文将探讨如何使用图像处理技术,来清除感光元件染尘所造成的恼人杂点。 使用相机的除尘数据(Dust Delete Data)功能来移除染尘杂点 为了解决上述问题,新一代的单反相机开始提供“除尘数据”功能,并搭配专属的图像处理软件,以Canon EOS相机来说就是Digital Photo Professional,来达到除尘的目的。此功能的工作原理为: (1)先用相机对白色背景拍摄一张照片来取得染尘的位置等信息; 我们以Canon EOS 40D相机为例,实际来测试一下相机「除尘数据」功能的效果。 详细的步骤介绍如下: (一)获取除尘资料: 在相机的选单中找到“除尘数据(Dust Delete Data)”选项,然后按下执行。这时相机先会自动执行超音波除尘功能,然后要求用户针对一白色被镜拍摄,藉以取得染尘信息。原厂说明书针对此步骤的操作要领为: (1)在20 cm-30 cm的距离,将无图案的白色对象对准观景器并拍摄相片。注意请确保使用白色对象,例如一张新的白纸。如纸上有任何图案或花纹,则可能会被识别为灰尘数据并影响软件除尘的准确度。 图3所示为相机获取除尘资料后,以光圈F29所拍摄的RAW文件影像。仔细看可以发现,蓝色天空处有非常多粉尘存在。这说明了相机本身的超音波除尘功能实在不怎么有用。图4所示为图3影像的原始比例的局部裁沏图,黄色圆圈处就是染尘。
(二)使用Digital Photo Professional软件来除尘: 相机所附的光盘片内,可以找到Digital Photo Professional软件,执行安装程序来完成安装并执行该程序。选择File/Open in Edit window来开启所选取的影像。接着选择Tools/Start Stamp tool来除尘,程序画面如图5所示。如果改档案存有除尘数据,那“Apply Dust Delete Data”按钮就会亮起,按下即可自动除尘。
Digital Photo Professional软件有提供笔刷功能来更进一步地移除染尘。用鼠标在图5的画面中之影像区域快双击,即可启动笔刷功能。由于此影像的粉尘为较暗的杂点,所以按下“Repair (Dark)”,影像中会出现绿色圆圈来让使用者以手动方式来除尘,其程序接口如图8所示。这样虽然可以把染尘移除,但是通常感光元件染尘都相当多,所以所耗费的时间相当长。而且在实际的测试过程,还是有少数染尘移除的并不是很彻底完全。>>
使用Photoshop的修复笔刷工具来移除染尘杂点 前面所言,使用相机的「除尘数据」功能来移除染尘有以下几个缺点:(1)需搭配其专属图像处理程序;(2)自动除尘功能效果相当有限;(3)手动除尘所耗费的时间过长,且还是有少数染尘无法完全清除。所以在本节我们将使用Photoshop的修复笔刷工具(Healing Brush Tool)功能来移除染尘。 Photoshop至少有好几种笔刷工具都可以用来移除染尘,例如Clone Stamp Tool,修复笔刷工具( Healing Brush Tool)与污点修复笔刷工具(Spot Healing Brush Tool)等。这几个工具的详细比较,留待后续文章中继续介绍。修复笔刷工具在使用时可以手动定义要覆盖污点的原始影像区域,这样虽可能得到较好的结果,但是较耗时。所以本文介绍使用简单且效果良好的「污点修复笔刷工具(Spot Healing Brush Tool)」来移除染尘,只要笔刷对准染尘,按下即可清除了。 如果染尘位于影像单调的区域,例如图3所示影像的蓝色天空部份,那是最容易清除,且效果也会最好,因为只要把染尘盖过去,即使变得有点模糊,人眼也是很不容易察觉。较有挑战的地方就是位于有纹理的地方,例如图2所示影像中的瀑布区域或树丛中,这时如果污点覆盖结果有模糊现象或所复制的纹理不匹配,人眼就会感觉很不自然。为了验证污点修复笔刷工具的强大功能,我们特别挑选图1影像中最困难的四个区域来处理,其原始影像的局部裁沏图如图9所示,这些都是有较复杂纹理的地方。 使用Photoshop 的「污点修复笔刷工具」移除图9影像染尘的结果如图10所示,可以发现污点已经彻底被消除了,且修补区域的纹理与周遭环境一致,在视觉上达到完美的结果。 如果使用Photoimpact,那就选择“美肤工具(Touch-up Tool)”,其与Photoshop的“修复笔刷工具(Healing Brush Tool)”类似,在移除染尘时也是需要选取复制的来源区域,不但费时,而且也不容易做得很完美。至于Neat Image,其虽然在高ISO感亮度噪声与长曝光噪声的消除上有令人满意的结果,然而针对单反相机感光元件染尘则完全没有效果。所以在本文中,上述两个图像处理软件就没有使用了。 结论 针对单反相机感光元件染尘的去除问题,我们的建议如下:相机本身的“除尘数据”并不推荐使用,主要理由是其需要搭配相机专属的图像处理软件,且处理结果也不十分好。本文建议染尘消除方法是使用Photoshop的“污点修复笔刷工具”,其具有容易使用且效果好的优点。[返回频道首页] 本文由DCView数位视野站点授权提供 延伸阅读: 《数码单反相机感光元件染尘的消除技巧》(原文链接)
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2009-11-19 02:24
出处:数位视野
责任编辑:lijie