Hvad er definitionen på en mørk vinkel? Hvordan korrigeres det i indlejrede visioner?

Den hurtige udvikling af billedbehandlingsplatforme har revolutioneret feltet, ved at tilbyde pålidelige og kostnadseffektive indlejrede visionsløsninger på tværs af flere markeder. Disse platforme forbedrer billedkvaliteten gennem teknikker såsom forbedring, restaurering, kodning og komprimering, som omfatter korrektion af illuminering, ændring af billedstørrelse (digital zoom), kantradsporing og evaluering af segmenteringsalgoritmer. I disse anvendelser er CMOS-billedsensore blevet den mest brugte type billedsensor, der optager lys for at danne et pikselarray, der udgør grundlaget for den efterfølgende billedbehandling.

Dog er valget af den rigtige linse til integration med kameramodulen for optimal billedfangst og -behandling en udfordrende proces. Den indebærer at fastslå den korrekteseervinkel (FOV)Ved at vælge mellem fikseret fokus eller autofokus og indstille arbejdsafstanden. Desuden kan optiske fenomener som lens vinnieting og hvidbalanceproblemer forstyrre billeduddata, hvilket påvirker den endelige visuelle kvalitet.

I denne artikel vil vi dykke ned i begrebet lens vignetting, analysere dets årsager og give praktiske løsninger til at hjælpe brugere af indlejrede kamere med at eliminere dette billedkvalitetsproblem.

Hvad er lens vignetting?

Lens vignetting henviser til den gradvise aftagelse i lysstyrke eller saturering fra centrum til kanterne eller hjørnerne af et billede. Også kendt som skygning, lysfald eller luminansskygning, måles omfanget af vinnieting typisk i f-stop, og det afhænger af blendeåbningsstørrelsen og forskellige designparametre.

Blenden styrer billedets lysstyrke ved at ændre den samlede mængde lys, der når sensor via objektivet.

Vignetting påvirker ikke kun det visuelle kvalitet af et billede, men kan også føre til tab af afgørende visuel information i bestemte anvendelser. For eksempel i industrielt inspektionsarbejde eller medicinsk billedgørelse, der kræver præcis farve- og lysstyrkekonstans, kan vignetting føre til forkerte vurderinger eller uakkurat analyse. Derfor er det afgørende at forstå og tage skridt til at reducere eller udrydde linsevignetting for at sikre billedkvalitet og forbedre ydeevnen af visionsystemer.

Hvordan dannes vignetting, og hvilke typer omfatter den?

Hvorfor vignette? Forekomsten af linsevignetting kan skyldes forskellige faktorer, hovedsagelig på grund af designet af optiske elementer selv. At blokere lys med eksterne værktøjer kan forværre dette fænomen, og nogle gange indføres det bevidst under efterbehandling.

De forskellige årsager til linsevignetting inkluderer:

• Optisk vignetting:Denne type opstår på grund af de fysiske begrænsninger i linseringen, hvilket forhindre at perifert lys fuldt ud når til kantene af billedsensor, især tydeligt i komplekse optiske systemer med flere lenselementer.
• Naturligt vignettering:Også kendt som cos4θ falloff, er det en naturlig formindsling af lysstyrken på grund af vinklen mellem lyset og billedplanen, følgende cosinus fjerde lov, hvor lysstyrken falder hurtigt, når vinklen med optisk aksen øges.
• Chief Ray Angle (CRA):CRA er en vigtig parameter ved valg af linser og sensorer, påvirker lysstyrken og klaredigheden ved billedkanterne. En for stor CRA kan forårsage skygger ved billedkanterne, hvilket påvirker billedkvaliteten.
• Mekanisk vignettering:Opstår, når lysstrålen blokeres mekanisk af linsemount, filterringe eller andre objekter, hvilket forårsager en kunstlig formindsling af lysstyrken ved billedkanterne. Dette er almindeligt, når linsens billedcirkel er mindre end sensorstørrelsen.
• efterbehandling:Ibland, for at opnå kunstneriske effekter eller fremhæve det centrale emne i et billede, tilføjer fotografer intentionelt optisk vignettering under efterbehandling.

Hvilke metoder findes der til at korrigere for linsevignettering?

Som diskuteret, er linsevignettering et uønskede optisk fænomen. Selv om det ikke kan undgås helt, kan det effektivt korrigeres i indlejret vision med følgende foranstaltninger:

• CRA-værdier matcher:At sikre, at linsens CRA-værdi er mindre end den af sensorens mikrolinse, er afgørende for at eliminere billedlys- eller farveproblemer. Producenter skal kontrollere linsedesignet for at matche sensorlayoutet.
• Justering af Image Signal Processor (ISP):ISP spiller en vigtig rolle i behandlingen af billeder tager af sensoren. Bestemte procedurer, såsom Imatest, kan teste billedkvaliteten og justere specifikke registre i ISP for at mindske linseoverskygning.
• Øge f-stop-tallet:Ved at øge linssens f-stop tal (dvs. reducere aperturet), kan indvirkningen af naturlig vinettning eller cos4θ fald blive mindsket.
• Ved at bruge en længere fokallængde:I tilfælde med lav f/# (forholdet mellem fokallængde og aperturestørrelse), korte fokallængder eller når høj opløsning er nødvendig til lav pris, kan mekanisk kamera-vinettning elimineres ved at bruge en længere fokallængde.
• Flade-felt korrektion:En almindelig metode til korrektion af tung vinettning ved liller, hvor man illuminerer en flade overflade ensartet og optager mørkefelt og lysreferencebilleder, derefter beregner og anvender flade-felt korrektion.
• Ved hjælp af softwareværktøjer:Forskellige softwareværktøjer, såsom mikroskopi billedsammenføjningsværktøjer og CamTool, kan bruges til korrektion af billedebeskyggelse.
• Ved at bruge telecentriske liller:Læser designet til at være telecentriske i billedrummet kan korrigere for afslag, da denne telecentralitet producerer ekstremt uniform belysning af billedplanen, hvilket eliminerer den normale cos4θ-fald i belysningen af billedplanen fra det optiske akse til kanten af feltet.

Vi håber, denne artikel har været nyttig ved at behandle linsevignettering. Selvfølgelig, hvis du stadig har spørgsmål om, hvordan man overkommer linsevignettering i indlejret vision eller ønsker at integrereindlejrede kamera-moduleri dine produkter, tøv ikke med at kontakte os – Sinoseen, en erfarenkinesisk producent af kameramoduler.