Apa definisi sudut gelap? Bagaimana cara memperbaikinya dalam aplikasi visi tertanam?

Perkembangan pesat platform pemrosesan citra telah merevolusi bidang ini, menawarkan solusi visi tersemat yang andal dan hemat biaya di berbagai pasar. Platform-platform ini meningkatkan kualitas gambar melalui teknik seperti peningkatan, restorasi, pengkodean, dan kompresi, yang mencakup koreksi penerangan, mengubah ukuran gambar (digital zoom), deteksi tepi, dan evaluasi algoritma segmentasi. Dalam aplikasi-aplikasi ini, sensor citra CMOS telah menjadi jenis sensor citra yang paling banyak digunakan, menangkap cahaya untuk membentuk sebuah array piksel yang menjadi dasar untuk pemrosesan citra selanjutnya.

Namun, memilih lensa yang tepat untuk diintegrasikan dengan modul kamera agar dapat menangkap dan memproses gambar secara optimal adalah proses yang menantang. Hal ini melibatkan penentuan yang benarbidang pandang (FOV), memilih antara fokus tetap atau autofokus, dan menetapkan jarak kerja. Selain itu, fenomena optik seperti vignetting lensa dan masalah keseimbangan putih dapat mengganggu keluaran gambar, memengaruhi kualitas visual akhir.

Dalam artikel ini, kita akan membahas konsep vignetting lensa, menganalisis penyebabnya, dan memberikan solusi praktis untuk membantu pengguna kamera tersemat menghilangkan masalah kualitas gambar ini.

Apa itu vignetting lensa?

Vignetting lensa merujuk pada penurunan bertahap dalam kecerahan atau saturasi dari pusat menuju tepi atau sudut sebuah gambar. Juga dikenal sebagai bayangan, penurunan cahaya, atau shading luminance, tingkat vinnieting biasanya diukur dalam f-stop dan bergantung pada ukuran bukaan lensa serta berbagai parameter desain.

Diafragma mengontrol kecerlangan gambar dengan mengubah jumlah total cahaya yang mencapai sensor kamera melalui lensa.

Vignetting tidak hanya memengaruhi kualitas visual sebuah gambar tetapi juga dapat menyebabkan hilangnya informasi visual penting dalam beberapa aplikasi. Misalnya, dalam inspeksi industri atau pencitraan medis yang memerlukan konsistensi presisi warna dan kecerahan, vignetting dapat mengakibatkan kesalahan penilaian atau analisis yang tidak akurat. Oleh karena itu, memahami dan mengambil langkah-langkah untuk mengurangi atau menghilangkan vignetting lensa sangat penting untuk menjamin kualitas gambar dan meningkatkan kinerja sistem penglihatan.

Bagaimana vignetting terbentuk, dan apa saja jenisnya?

Mengapa terjadi vignetting? Kehadiran vignetting lensa dapat disebabkan oleh berbagai faktor, terutama karena desain elemen optik itu sendiri. Menghalangi cahaya dengan alat eksternal dapat memperparah fenomena ini, dan terkadang sengaja diperkenalkan selama pemrosesan pasca-pengambilan gambar.

Penyebab berbeda dari vignetting lensa meliputi:

• Vignetting optik:Jenis ini terjadi karena keterbatasan fisik lensa, yang mencegah cahaya off-akses sepenuhnya mencapai tepi sensor gambar, terutama terlihat pada sistem optik kompleks dengan banyak elemen lensa.
• Vignetting alami:Juga dikenal sebagai penurunan cos4θ, yaitu penurunan alami kecerahan akibat sudut cahaya terhadap bidang gambar, mengikuti hukum kosinus keempat, di mana kecerahan menurun dengan cepat seiring dengan peningkatan sudut terhadap sumbu optik.
• Sudut Ray Utama (CRA):CRA adalah parameter penting saat memilih lensa dan sensor, memengaruhi kecerahan dan kejelasan di tepi gambar. CRA yang berlebihan dapat menyebabkan bayangan di tepi gambar, memengaruhi kualitas gambar.
• Vignetting mekanis:Terjadi ketika sinar cahaya secara mekanis tertutup oleh mount lensa, cincin filter, atau benda lainnya, menyebabkan pengurangan kecerahan buatan pada tepi gambar. Ini umum terjadi ketika lingkaran gambar lensa lebih kecil dari ukuran sensor.
• Pasca-Pemrosesan:Terkadang, untuk efek artistik atau menonjolkan subjek pusat sebuah gambar, fotografer dengan sengaja menambahkan vignetting optik selama pengolahan pasca-foto.

Apa saja metode untuk memperbaiki vignetting lensa?

Seperti yang telah dibahas, vignetting lensa adalah fenomena optik yang tidak diinginkan. Meskipun tidak dapat sepenuhnya dihindari, hal ini dapat diperbaiki secara efektif untuk visi tersemat dengan langkah-langkah berikut:

• Menyesuaikan nilai CRA:Memastikan nilai CRA lensa kurang dari nilai CRA mikrolensa sensor sangat penting untuk menghilangkan masalah pencahayaan atau warna dalam pencitraan. Pabrikan harus memeriksa desain lensa untuk mencocokkan tata letak sensor.
• Menyesuaikan Image Signal Processor (ISP):ISP memainkan peran penting dalam memproses gambar yang ditangkap oleh sensor. Prosedur tertentu, seperti Imatest, dapat menguji kualitas gambar dan menyesuaikan register tertentu di ISP untuk mengurangi shading lensa.
• Menambahkan nomor f-stop:Dengan meningkatkan nomor f-stop lensa (yaitu, mengurangi bukaan), dampak vignetting alami atau penurunan cos4θ dapat dikurangi.
• Menggunakan focal length yang lebih panjang:Dalam kasus f/# rendah (rasio antara focal length dan ukuran aperture), lensa dengan focal length pendek, atau ketika diperlukan resolusi tinggi dengan biaya rendah, vignetting kamera mekanis dapat dihilangkan dengan menggunakan focal length yang lebih panjang.
• Koreksi flat-field:Metode umum untuk koreksi vignetting lensa berat, melibatkan penerangan seragam pada permukaan datar dan menangkap bingkai referensi gelap dan terang, lalu menghitung dan menerapkan koreksi flat-field.
• Menggunakan alat perangkat lunak:Berbagai alat perangkat lunak, seperti alat penyambungan gambar mikroskop dan CamTool, dapat digunakan untuk koreksi lens shading.
• Menggunakan lensa telecentric:Lensa yang dirancang untuk menjadi telecentric di ruang citra dapat memperbaiki penurunan karena telecentricitas ini menghasilkan penerangan bidang citra yang sangat seragam, menghilangkan penurunan normal cos4θ dalam penerangan bidang citra dari sumbu optik ke sudut lapangan.

Kami harap artikel ini telah membantu dalam menangani penyempitan lensa. Tentu saja, jika Anda masih memiliki pertanyaan tentang mengatasi penyempitan lensa dalam visi tersemat atau jika Anda ingin mengintegrasikanmodul kamera tersematke dalam produk Anda, jangan ragu untuk menghubungi kami—Sinoseen, berpengalamanpabrikan modul kamera Tiongkok.