¿Cuál es la definición de un ángulo oscuro? ¿Cómo corregir en aplicaciones de visión integrada?

El rápido avance de las plataformas de procesamiento de imágenes ha revolucionado el campo, ofreciendo soluciones de visión integrada fiables y rentables en varios mercados. Estas plataformas mejoran la calidad de la imagen a través de técnicas como la mejora, la restauración, la codificación y la compresión, que incluyen la corrección de la iluminación, el cambio de tamaño de las imágenes (zoom digital), la detección de bordes y la evaluación de algoritmos de segmentación. En estas aplicaciones, los sensores de imagen CMOS se han convertido en el tipo de sensor de imagen más utilizado, capturando la luz para formar una matriz de píxeles que sirve como base para el procesamiento posterior de imágenes.

Sin embargo, seleccionar el objetivo adecuado para integrarlo con el módulo de la cámara para obtener una captura y un procesamiento de imágenes óptimos es un proceso difícil. Se trata de determinar laCampo de visión (FOV), eligiendo entre enfoque fijo o enfoque automático, y ajustando la distancia de trabajo. Además, los fenómenos ópticos, como el envejecimiento de la lente y los problemas de balance de blancos, pueden interferir con la salida de la imagen, lo que afecta a la calidad visual final.

En este artículo, profundizaremos en el concepto de viñeteado de lentes, analizaremos sus causas y proporcionaremos soluciones prácticas para ayudar a los usuarios de cámaras integradas a eliminar este problema de calidad de imagen.

¿Qué es el viñeteado de lentes?

El viñeteado de lente se refiere a la disminución gradual del brillo o la saturación desde el centro hasta los bordes o esquinas de una imagen. También conocido como sombreado, atenuación de luz o sombreado de luminancia, el grado de vinnieting se mide normalmente en f-stops y depende del tamaño de la apertura del objetivo y de varios parámetros de diseño.

La apertura controla el brillo de la imagen alterando la cantidad total de luz que llega al sensor de la cámara a través de la lente.

El viñeteado no solo afecta a la calidad visual de una imagen, sino que también puede provocar la pérdida de información visual crucial en determinadas aplicaciones. Por ejemplo, en la inspección industrial o en las imágenes médicas que requieren una consistencia precisa del color y el brillo, el viñeteado puede dar lugar a errores de juicio o análisis inexactos. Por lo tanto, comprender y tomar medidas para reducir o eliminar el viñeteado de la lente es esencial para garantizar la calidad de la imagen y mejorar el rendimiento de los sistemas de visión.

¿Cómo se forma el viñeteado y qué tipos incluye?

¿Por qué Viñeta? La aparición de viñeteado de lentes se puede atribuir a varios factores, principalmente debido al diseño de los propios elementos ópticos. La obstrucción de la luz con herramientas externas puede exacerbar este fenómeno y, a veces, se introduce intencionadamente durante el posprocesamiento.

Las diferentes causas del viñeteado de la lente incluyen:

• Viñeteado óptico:Este tipo se produce debido a las limitaciones físicas de la lente, lo que impide que la luz fuera del eje llegue completamente a los bordes del sensor de imagen, lo que es particularmente evidente en sistemas ópticos complejos con múltiples elementos de lente.
• Viñeteado natural:También conocida como cos4θ drop-off, es una disminución natural del brillo debido al ángulo de la luz con respecto al plano de la imagen, siguiendo la cuarta ley del coseno, donde el brillo disminuye rápidamente a medida que aumenta el ángulo con el eje óptico.
• Jefe Ray Angle (CRA):El CRA es un parámetro importante a la hora de seleccionar objetivos y sensores, ya que afecta al brillo y la claridad de los bordes de la imagen. Un CRA excesivo puede causar sombras en los bordes de la imagen, lo que afecta a la calidad de la imagen.
• Viñeteado mecánico:Ocurre cuando el haz de luz es bloqueado mecánicamente por la montura de la lente, los anillos de filtro u otros objetos, lo que provoca una reducción artificial del brillo en los bordes de la imagen. Esto es común cuando el círculo de imagen de la lente es más pequeño que el tamaño del sensor.
• Post-procesamiento:A veces, para efectos artísticos o para resaltar el sujeto central de una imagen, los fotógrafos añaden intencionadamente viñetas ópticas durante el posprocesamiento.

¿Cuáles son los métodos para corregir el viñeteado de la lente?

Como se ha comentado, el viñeteado de la lente es un fenómeno óptico indeseable. Aunque no se puede evitar por completo, se puede corregir eficazmente para la visión incrustada con las siguientes medidas:

• Valores CRA coincidentes:Asegurarse de que el valor CRA de la lente sea menor que el de la microlente del sensor es crucial para eliminar los problemas de iluminación, iluminación o color de la imagen. Los fabricantes deben verificar los diseños de las lentes para que coincidan con los diseños de los sensores.
• Ajuste del procesador de señal de imagen (ISP):El ISP desempeña un papel importante en el procesamiento de las imágenes capturadas por el sensor. Procedimientos específicos, como Imatest, pueden probar la calidad de la imagen y ajustar registros específicos en el ISP para mitigar el sombreado de la lente.
• Aumento del número de f-stop:Al aumentar el número de f-stop del objetivo (es decir, reducir la apertura), se puede reducir el impacto del viñeteado natural o la caída de cos4θ.
• Usando una distancia focal más larga:En casos de baja f/# (relación entre la distancia focal y el tamaño de la apertura), lentes de distancia focal corta, o cuando se necesita una alta resolución a bajo costo, el viñeteado mecánico de la cámara se puede eliminar mediante el uso de una distancia focal más larga.
• Corrección de campo plano:Un método común para la corrección de vinettintg de lente pesada, implica iluminar uniformemente una superficie plana y capturar el campo oscuro y los marcos de referencia de luz, luego calcular y aplicar la corrección de campo plano.
• Uso de herramientas de software:Se pueden utilizar varias herramientas de software, como las herramientas de unión de imágenes de microscopía y CamTool, para la corrección del sombreado de la lente.
• Uso de lentes telecéntricos:Las lentes diseñadas para ser telecéntricas en el espacio de la imagen pueden corregir la caída porque esta telecentricidad produce una iluminación del plano de la imagen extremadamente uniforme, eliminando la caída normal de cos4θ en la iluminación del plano de la imagen desde el eje óptico hasta la esquina del campo.

Esperamos que este artículo haya sido útil para abordar el viñeteado de lentes. Por supuesto, si todavía tiene preguntas sobre cómo superar el viñeteado de lentes en la visión integrada o si desea integrarMódulos de cámara integradosen sus productos, no dude en ponerse en contacto con nosotros: Sinoseen, una empresa con experienciaFabricante chino de módulos de cámara.