¿Por qué algunos archivos JPEG de la misma escena son mucho más grandes que otros?


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Estoy usando una cámara ip Foscam FI8910W para ver una escena estática en condiciones de iluminación constante. Cuando retiro una captura de fotograma, tiene un tamaño aproximado de 35 KB. Puedo hacer esto una y otra vez y siempre ronda los 35 KB, pero fluctúa un poco debido a varios ruidos inherentes a la captura electrónica de imágenes. Esta fluctuación aleatoria es solo del orden de 1 KB como máximo.

Aproximadamente cada 2500 fotogramas, el tamaño de la imagen de un fotograma es repentinamente del orden de 70 KB. No hay deslizamiento gradual hacia arriba si está pensando en el ruido térmico a medida que la cámara se calienta. 1 cuadro será de 70 KB (ish) y luego volverán a los cuadros de 35 KB.

Esto ha sucedido antes con otra carrera mirando una escena diferente. El tamaño de archivo común era de 39 KB, y de 10,000 marcos, 4 eran del orden de 77 KB. El histograma de tamaño de imagen se veía así:

Histograma de tamaño JPEG

Antes de preguntar, me las arreglé para guardar uno de estos cuadros y se ve exactamente como todos los demás excluyen la fluctuación de ruido esperada. Tienen aproximadamente la misma cantidad de colores únicos en alrededor de 23,000. Por lo tanto, no es una polilla que aterriza aleatoriamente en la lente durante exactamente 1 fotograma y luego vuela. Para completar, he hecho otra serie de imágenes y esta es una imagen típica de ejemplo (el reflejo es el iluminador IR):

37K imagen típica

Esta es la imagen de anomalía : -

Imagen de anomalía 73K

Puedes ver que no hay diferencia. Disculpe el hipopótamo. Estoy bastante familiarizado con el algoritmo JPEG, y no puedo ver cómo esto podría suceder además de un error de codificación con la implementación de Foscam. Pero, ¿podría haber algo inherentemente caótico dentro de algunas de las funciones de transformación JPEG (como la transformación o cuantización discreta del coseno)? Estadísticamente, uno esperaría una distribución normal del tamaño del archivo y esto es lo que veo alrededor de 39 KB. Luego hay varios valores atípicos a 77 KB. Entonces no parece estocástico.

La razón por la que esto está en CS y no en hardware es que estoy preguntando ¿podría ser un fenómeno de código de programación relacionado con el algoritmo de codificación JPEG? Parece poco probable, pero las anomalías son aleatorias e infrecuentes y no hay interacción humana con el dispositivo. ¿Es estable la codificación JPEG?

La razón por la que puede no estar familiarizado con este fenómeno es que, dado que las imágenes se ven iguales, nadie mira realmente el tamaño de los archivos. El tamaño del archivo es de vital importancia para mí, así que lo noté. ¿Cómo puede suceder esto aproximadamente cada 2500 fotogramas?

Hecho suplementario:-

Publicar estas imágenes no va a funcionar chicos, ya que el software imgur vuelve a muestrear los archivos cargados. Entonces, mientras publiqué archivos de 37K y 73K, imgur ha vuelto a muestrear ambos a 35K. Esto parece ser un problema de Stack Exchange que parece irónico para un sitio que se ocupa del procesamiento de imágenes, la compresión de datos y el análisis.

Este es mi procesamiento de las imágenes. Es la diferencia normalizada entre una imagen normal y la anomalía. La imagen es como cabría esperar, con ruido JPEG en las regiones de alta frecuencia. Esta es una imagen RGB a pesar de que se ve monocromática. Hay 8000 colores únicos en el cubo de colores (que representan el ruido).

Diferencia normalizada entre imágenes de 37K y 73K

Suplementario 2: -

Según lo solicitado, se pueden descargar 4 cuadros normales y 2 cuadros anormales de cuadros de muestra . Es una escena diferente, pero el comportamiento anómalo aún ocurrió, por lo que esto demuestra que es consistente.


¿Has mirado los campos EXIF ​​/ ICMP de las imágenes más grandes? Tal vez la cámara está almacenando información adicional allí.
MBaz

Las dos primeras imágenes incluidas son aproximadamente del mismo tamaño: aproximadamente 36k. ¿Por qué dices que son 70k? ¿Quizás el sitio de carga de imágenes los está volviendo a codificar?
Peter K.


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Mi viejo Nikon me permite tomar una imagen jpeg y sin formato. Intentaría capturar una imagen anómala sin procesar.

Wow, esta pregunta se hizo hace un año y aún no ha recibido una respuesta. ¿OP lo ha descubierto?
Rakshit Kothari

Respuestas:


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Mi suposición es que el enfoque automático o la apertura cambian brevemente de una manera en que la imagen resultante contiene más elementos de alta frecuencia.

Por ejemplo, si el foco se mueve de un objeto liso a un objeto texturizado (como el hipopótamo liso y el paño de tela) de una manera en la que aparece la textura de detalle de este último, JPEG tenderá a tomar un tamaño bastante mayor.

Como alguien más ya dijo: parece una buena idea verificar los datos EXIF ​​de la imagen para ver los cambios en los parámetros centrales como la apertura y la distancia focal. Para una diferencia tan notable en el tamaño de la imagen, es muy probable que algún parámetro fundamental sea diferente en la opinión de la cámara.


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Es común que los sensores 'CMOS' encuentren un fenómeno conocido como "PURPLE FRINGING" o posibles problemas de "Sensor Bloom", que explicaré con más detalle en un segundo.

Debo decir esto, sin embargo, al decirle que en realidad hay un debate sobre si el FP es la causa del Sensor Bloom o viceversa, pero el resultado final: ambos pueden ser el resultado de anomalías en la lente o el sensor de la cámara, o ambos. Estos efectos pueden ser el resultado de un efecto culinario que provoca una sobrecarga si, a su vez, en el sensor, provoca un pico en la luz capturada. Haciendo el archivo más grande.

Creo que la sobrecarga ocurre en el rango magenta (o púrpura), y este fenómeno es bastante raro.

Piense en el sensor como una enorme bandeja de cubitos de hielo ... colocada en una cuadrícula como la moda. Si un compartimento se LLENA con agua (luz) debido a la anomalía ... puede derramarse en los compartimentos adyacentes y así sucesivamente, causando un lote de cubitos de hielo de volumen ligeramente mayor para ese lote. (Posiblemente explicando un tamaño de archivo más grande ... Y datos de color)

Ahora, esta es una mejor suposición y encontré un enlace que puede serle útil con más información sobre lo anterior, ASÍ COMO UNA cierta información técnica adicional que puede ayudarlo a aislar el problema si mi evaluación es incorrecta.

Echa un vistazo a este enlace http://toothwalker.org/optics/chromatic.html

Recuerde que RGB es un espacio de color sustractivo. El color a través de la luz (frente a los pigmentos) se manipula eliminando la luz en ciertas longitudes de onda. Algunas longitudes de onda de color son más largas que otras.

Hay una gran lección de óptica en la página que también puede ayudar a explicar la anomalía.


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-1 No creo que esta sea la respuesta al problema. ¿Por qué habría repentinamente una floración del sensor en un cuadro? El archivo de diferencia no muestra eso o franjas moradas. Además, no haría que el archivo fuera 2 veces más grande.
Olli Niemitalo

Además, RGB es el espacio de color aditivo CMYK es el sustractivo. En RGB, "púrpura" es R + B
MSalters
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