ما هو تعريف الزاوية المظلمة؟ كيفية التصحيح في تطبيقات الرؤية المضمنة؟

أحدث التقدم السريع لمنصات معالجة الصور ثورة في هذا المجال ، حيث قدم حلول رؤية مدمجة موثوقة وفعالة من حيث التكلفة في مختلف الأسواق. تعمل هذه الأنظمة الأساسية على تحسين جودة الصورة من خلال تقنيات مثل التحسين والاستعادة والتشفير والضغط ، والتي تشمل تصحيح الإضاءة وتغيير حجم الصور (التقريب الرقمي) واكتشاف الحواف وتقييم خوارزميات التجزئة. في هذه التطبيقات ، أصبحت مستشعرات الصور CMOS أكثر أنواع مستشعرات الصور استخداما ، حيث تلتقط الضوء لتشكيل مصفوفة بكسل تعمل كأساس لمعالجة الصور اللاحقة.

ومع ذلك ، فإن اختيار العدسة المناسبة للتكامل مع وحدة الكاميرا لالتقاط الصور ومعالجتها بشكل مثالي يعد عملية صعبة. يتضمن تحديد الصحيحمجال الرؤية (FOV)، والاختيار بين التركيز البؤري الثابت أو التركيز البؤري التلقائي، وضبط مسافة العمل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتداخل الظواهر البصرية مثل مشكلات العدسات وتوازن اللون الأبيض مع إخراج الصورة ، مما يؤثر على الجودة المرئية النهائية.

في هذه المقالة ، سوف نتعمق في مفهوم تظليل العدسة ، ونحلل أسبابه ، ونقدم حلولا عملية لمساعدة مستخدمي الكاميرا المدمجة على التخلص من مشكلة جودة الصورة هذه.

ما هو تظليل العدسة؟

يشير تظليل العدسة إلى الانخفاض التدريجي في السطوع أو التشبع من المركز إلى حواف الصورة أو زواياها. يعرف أيضا باسم التظليل أو تساقط الضوء أو تظليل النصوع ، وعادة ما يتم قياس مدى الترطيب في f-stop ويعتمد على حجم فتحة العدسة ومعلمات التصميم المختلفة.

تتحكم فتحة العدسة في سطوع الصورة عن طريق تغيير الكمية الإجمالية للضوء التي تصل إلى مستشعر الكاميرا من خلال العدسة.

لا يؤثر التظليل على الجودة المرئية للصورة فحسب ، بل يمكن أن يؤدي أيضا إلى فقدان المعلومات المرئية المهمة في تطبيقات معينة. على سبيل المثال ، في الفحص الصناعي أو التصوير الطبي الذي يتطلب تناسقا دقيقا للألوان والسطوع ، يمكن أن يؤدي التظليل إلى سوء تقدير أو تحليل غير دقيق. لذلك ، يعد فهم وتتخذ تدابير لتقليل تظليل العدسة أو القضاء عليه أمرا ضروريا لضمان جودة الصورة وتحسين أداء أنظمة الرؤية.

كيف يتم تشكيل التظليل ، وما هي الأنواع التي يتضمنها؟

لماذا المقالة القصيرة؟ يمكن أن يعزى حدوث تظليل العدسة إلى عوامل مختلفة ، ويرجع ذلك أساسا إلى تصميم العناصر البصرية نفسها. يمكن أن يؤدي إعاقة الضوء بأدوات خارجية إلى تفاقم هذه الظاهرة ، وفي بعض الأحيان يتم إدخالها عن قصد أثناء المعالجة اللاحقة.

تشمل الأسباب المختلفة لتظليل العدسة ما يلي:

• التظليل البصري:يحدث هذا النوع بسبب القيود المادية للعدسة ، مما يمنع الضوء خارج المحور من الوصول الكامل إلى حواف مستشعر الصورة ، وهو واضح بشكل خاص في الأنظمة البصرية المعقدة ذات عناصر العدسة المتعددة.
• التظليل الطبيعي:يعرف أيضا باسم cos4θ fall-off ، وهو انخفاض طبيعي في السطوع بسبب زاوية الضوء بالنسبة لمستوى الصورة ، وفقا لقانون جيب التمام الرابع ، حيث ينخفض السطوع بسرعة مع زيادة الزاوية مع المحور البصري.
• رئيس زاوية الشعاع (CRA):تعد CRA معلمة مهمة عند اختيار العدسات وأجهزة الاستشعار ، مما يؤثر على السطوع والوضوح عند حواف الصورة. يمكن أن يتسبب CRA المفرط في ظهور ظلال على حواف الصورة ، مما يؤثر على جودة الصورة.
• التظليل الميكانيكي:يحدث عندما يتم حظر شعاع الضوء ميكانيكيا بواسطة حامل العدسة أو حلقات المرشح أو الكائنات الأخرى ، مما يتسبب في تقليل السطوع الاصطناعي عند حواف الصورة. هذا شائع عندما تكون دائرة صورة العدسة أصغر من حجم المستشعر.
• مرحلة ما بعد المعالجة:في بعض الأحيان ، من أجل التأثيرات الفنية أو لتسليط الضوء على الموضوع المركزي للصورة ، يضيف المصورون عمدا نقوش بصرية أثناء المعالجة اللاحقة.

ما هي طرق تصحيح تظليل العدسة؟

كما تمت مناقشته ، فإن تظليل العدسة هو ظاهرة بصرية غير مرغوب فيها. على الرغم من أنه لا يمكن تجنبه تماما ، إلا أنه يمكن تصحيحه بشكل فعال للرؤية المضمنة بالتدابير التالية:

• مطابقة قيم CRA:يعد التأكد من أن قيمة CRA للعدسة أقل من قيمة العدسة الدقيقة للمستشعر أمرا بالغ الأهمية للتخلص من إضاءة التصوير أو مشكلات الألوان. يجب على الشركات المصنعة التحقق من تصميمات العدسات لتتناسب مع تخطيطات المستشعرات.
• ضبط معالج إشارة الصورة (ISP):يلعب مزود خدمة الإنترنت دورا مهما في معالجة الصور الملتقطة بواسطة المستشعر. يمكن لإجراءات محددة ، مثل Imatest ، اختبار جودة الصورة وضبط سجلات محددة في مزود خدمة الإنترنت للتخفيف من تظليل العدسة.
• زيادة رقم f-stop:من خلال زيادة رقم f-stop للعدسة (أي تقليل الفتحة) ، يمكن تقليل تأثير التظليل الطبيعي أو سقوط cos4θ.
• استخدام بعد بؤري أطول:في حالات انخفاض f / # (نسبة البعد البؤري إلى حجم الفتحة) ، أو العدسات ذات البعد البؤري القصير ، أو عند الحاجة إلى دقة عالية بتكلفة منخفضة ، يمكن التخلص من تظليل الكاميرا الميكانيكية باستخدام بعد بؤري أطول.
• تصحيح المجال المسطح:طريقة شائعة لتصحيح العدسة الثقيلة ، فهي تتضمن إضاءة سطح مستو بشكل موحد والتقاط المجال الداكن والإطارات المرجعية الفاتحة ، ثم حساب وتطبيق تصحيح المجال المسطح.
• باستخدام أدوات البرمجيات:يمكن استخدام أدوات برمجية مختلفة ، مثل أدوات خياطة الصور المجهرية و CamTool ، لتصحيح تظليل العدسة.
• استخدام العدسات عن بعد:يمكن للعدسات المصممة لتكون عن بعد في مساحة الصورة تصحيح التدحرج لأن هذه المركزية عن بعد تنتج إضاءة موحدة للغاية لمستوى الصورة ، مما يلغي السقوط العادي cos4θ في إضاءة مستوى الصورة من المحور البصري إلى زاوية المجال.

نأمل أن يكون هذا المقال مفيدا في معالجة تظليل العدسة. بالطبع ، إذا كان لا يزال لديك أسئلة حول التغلب على تظليل العدسة في الرؤية المضمنة أو إذا كنت ترغب في التكاملوحدات الكاميرا المدمجةفي منتجاتك ، لا تتردد في الاتصال بنا - Sinoseen ، من ذوي الخبرةالشركة المصنعة لوحدة الكاميرا الصينية.