Quelle est la définition d’un angle sombre ? Comment corriger dans les applications de vision embarquée ?

L’avancement rapide des plates-formes de traitement d’images a révolutionné le domaine, offrant des solutions de vision embarquée fiables et rentables sur divers marchés. Ces plates-formes améliorent la qualité de l’image grâce à des techniques telles que l’amélioration, la restauration, l’encodage et la compression, qui comprennent la correction de l’éclairage, le redimensionnement des images (zoom numérique), la détection des bords et l’évaluation des algorithmes de segmentation. Dans ces applications, les capteurs d’image CMOS sont devenus le type de capteur d’image le plus couramment utilisé, capturant la lumière pour former un réseau de pixels qui sert de base au traitement ultérieur de l’image.

Cependant, le choix du bon objectif à intégrer au module de caméra pour une capture et un traitement optimaux de l’image est un processus difficile. Il s’agit de déterminer le bonchamp de vision (FOV), en choisissant entre une mise au point fixe ou une mise au point automatique, et en réglant la distance de travail. De plus, des phénomènes optiques tels que le vinnieting de l’objectif et les problèmes de balance des blancs peuvent interférer avec la sortie de l’image, affectant ainsi la qualité visuelle finale.

Dans cet article, nous allons approfondir le concept de vignettage de l’objectif, analyser ses causes et fournir des solutions pratiques pour aider les utilisateurs d’appareils photo intégrés à éliminer ce problème de qualité d’image.

Qu’est-ce que le vignettage de l’objectif ?

Le vignettage de l’objectif fait référence à la diminution progressive de la luminosité ou de la saturation du centre vers les bords ou les coins d’une image. Également connue sous le nom d’ombrage, d’atténuation de la lumière ou d’ombrage de luminance, l’étendue du vinnieting est généralement mesurée en diaphragmes et dépend de la taille de l’ouverture de l’objectif et de divers paramètres de conception.

L’ouverture contrôle la luminosité de l’image en modifiant la quantité totale de lumière atteignant le capteur de l’appareil photo à travers l’objectif.

Le vignettage affecte non seulement la qualité visuelle d’une image, mais peut également entraîner la perte d’informations visuelles cruciales dans certaines applications. Par exemple, dans l’inspection industrielle ou l’imagerie médicale qui nécessitent une cohérence précise des couleurs et de la luminosité, le vignettage peut entraîner des erreurs de jugement ou des analyses inexactes. Par conséquent, il est essentiel de comprendre et de prendre des mesures pour réduire ou éliminer le vignettage de l’objectif afin de garantir la qualité de l’image et d’améliorer les performances des systèmes de vision.

Comment se forme le vignettage et quels types inclut-il ?

Pourquoi Vignette ? L’apparition du vignettage de l’objectif peut être attribuée à divers facteurs, principalement en raison de la conception des éléments optiques eux-mêmes. L’obstruction de la lumière avec des outils externes peut exacerber ce phénomène, et parfois elle est introduite intentionnellement lors du post-traitement.

Les différentes causes du vignettage de l’objectif sont les suivantes :

• Vignettage optique :Ce type de problème est dû aux limitations physiques de l’objectif, qui empêchent la lumière hors axe d’atteindre pleinement les bords du capteur d’image, ce qui est particulièrement évident dans les systèmes optiques complexes comportant plusieurs éléments d’objectif.
• Vignettage naturel :Également connue sous le nom de chute cos4θ, il s’agit d’une diminution naturelle de la luminosité due à l’angle de la lumière par rapport au plan de l’image, suivant la quatrième loi du cosinus, où la luminosité diminue rapidement à mesure que l’angle avec l’axe optique augmente.
• Chef Ray Angle (ARC) :L’ARC est un paramètre important lors de la sélection des objectifs et des capteurs, car il affecte la luminosité et la clarté sur les bords de l’image. Un CRA excessif peut provoquer des ombres sur les bords de l’image, ce qui affecte la qualité de l’image.
• Vignettage mécanique :Se produit lorsque le faisceau lumineux est bloqué mécaniquement par la monture d’objectif, les bagues de filtre ou d’autres objets, provoquant une réduction artificielle de la luminosité sur les bords de l’image. Ceci est courant lorsque le cercle d’image de l’objectif est plus petit que la taille du capteur.
• Post-traitement :Parfois, pour des effets artistiques ou pour mettre en valeur le sujet central d’une image, les photographes ajoutent intentionnellement une vignette optique lors du post-traitement.

Quelles sont les méthodes pour corriger le vignettage de l’objectif ?

Comme nous l’avons vu, le vignettage de l’objectif est un phénomène optique indésirable. Bien qu’elle ne puisse pas être entièrement évitée, elle peut être corrigée efficacement pour la vision intégrée avec les mesures suivantes :

• Valeurs de l’ARC correspondantes :Il est essentiel de s’assurer que la valeur CRA de l’objectif est inférieure à celle de la microlentille du capteur pour éliminer les problèmes d’imagerie, d’éclairage ou de couleur. Les fabricants doivent vérifier que la conception des objectifs correspond à la disposition des capteurs.
• Réglage du processeur de signal d’image (ISP) :L’ISP joue un rôle important dans le traitement des images capturées par le capteur. Des procédures spécifiques, telles qu’Imatest, permettent de tester la qualité de l’image et d’ajuster des registres spécifiques dans l’ISP pour atténuer l’ombrage de l’objectif.
• Augmentation du nombre de f-stop :En augmentant le nombre d’ouvertures de l’objectif (c’est-à-dire en réduisant l’ouverture), l’impact du vignettage naturel ou de la diminution de cos4θ peut être réduit.
• Utilisation d’une distance focale plus longue :Dans les cas d’objectifs à courte focale (f/#) faible (rapport entre la distance focale et la taille de l’ouverture), ou lorsqu’une haute résolution est nécessaire à faible coût, le vignettage mécanique de l’appareil photo peut être éliminé en utilisant une distance focale plus longue.
• Correction du champ plat :Il s’agit d’une méthode courante pour la correction du vinettg des objectifs lourds, qui consiste à éclairer uniformément une surface plane et à capturer des images de référence en fond sombre et en clair, puis à calculer et appliquer la correction à fond plat.
• À l’aide d’outils logiciels :Divers outils logiciels, tels que les outils d’assemblage d’images de microscopie et CamTool, peuvent être utilisés pour la correction de l’ombrage de l’objectif.
• Utilisation d’objectifs télécentriques :Les objectifs conçus pour être télécentriques dans l’espace de l’image peuvent corriger l’atténuation, car cette télécentricité produit un éclairage du plan d’image extrêmement uniforme, éliminant ainsi la chute normale de cos4θ dans l’éclairage du plan d’image de l’axe optique vers le coin du champ.

Nous espérons que cet article vous a été utile pour résoudre le problème du vignettage de l’objectif. Bien sûr, si vous avez encore des questions sur le dépassement du vignettage de l’objectif dans la vision embarquée ou si vous souhaitez intégrerModules de caméra intégrésdans vos produits, n’hésitez pas à nous contacter - Sinoseen, unFabricant chinois de modules de caméra.