מהי ההגדרה של זווית כהה? כיצד לתקן ביישומי ראייה משובצת?

ההתקדמות המהירה של פלטפורמות עיבוד תמונה חוללה מהפכה בתחום, ומציעה פתרונות ראייה משובצים אמינים וחסכוניים בשווקים שונים. פלטפורמות אלה משפרות את איכות התמונה באמצעות טכניקות כגון שיפור, שחזור, קידוד ודחיסה, הכוללות תיקון תאורה, שינוי גודל תמונות (זום דיגיטלי), זיהוי קצה והערכת אלגוריתמי סגמנטציה. ביישומים אלה, חיישני תמונה CMOS הפכו לסוג הנפוץ ביותר של חיישן תמונה, הלוכדים אור כדי ליצור מערך פיקסלים המשמש כבסיס לעיבוד התמונה הבא.

עם זאת, בחירת העדשה המתאימה לשילוב עם מודול המצלמה ללכידה ועיבוד תמונה אופטימליים היא תהליך מאתגר. זה כרוך בקביעת הנכוןשדה ראייה (FOV)בחירה בין מיקוד קבוע או מיקוד אוטומטי, והגדרת מרחק העבודה., בנוסף, תופעות אופטיות כמו ייננות עדשה ובעיות איזון לבן יכולות להפריע לפלט התמונה ולהשפיע על איכות הראייה הסופית.

במאמר זה, נעמיק במושג העדשה, ננתח את הגורמים לו ונספק פתרונות מעשיים שיעזרו למשתמשי מצלמות משובצות למנוע בעיה זו של איכות תמונה.

מהו סיבוב עדשה?

סימון עדשה מתייחס לירידה הדרגתית בבהירות או ברוויה מהמרכז לקצוות או לפינות של תמונה. ידוע גם בשם הצללה, נפילת אור, או הצללת זוהר, מידת vinnieting נמדד בדרך כלל בעצירות f ותלוי בגודל צמצם העדשה ובפרמטרים עיצוביים שונים.

הצמצם שולט בבהירות התמונה על-ידי שינוי כמות האור הכוללת המגיעה לחיישן המצלמה דרך העדשה.

Vignetting לא רק משפיע על האיכות החזותית של תמונה, אלא יכול גם להוביל לאובדן של מידע חזותי חיוני ביישומים מסוימים. לדוגמה, בבדיקה תעשייתית או בהדמיה רפואית הדורשת עקביות צבע ובהירות מדויקת, שימוש בצבעים עלול לגרום לשיקול דעת מוטעה או לניתוח לא מדויק. לכן, הבנה ונקיטת אמצעים לצמצום או ביטול השימוש בעדשות חיונית להבטחת איכות התמונה ולשיפור הביצועים של מערכות ראייה.

כיצד נוצר ה-vignetting, ואילו סוגים הוא כולל?

למה דווקא וינייט? ניתן לייחס את התרחשות העדשה לגורמים שונים, בעיקר בשל העיצוב של אלמנטים אופטיים עצמם. חסימת אור בכלים חיצוניים עלולה להחריף את התופעה, ולעיתים היא מוחדרת במכוון במהלך העיבוד שלאחר העיבוד.

הגורמים השונים לסיבוב העדשה כוללים:

• צילום אופטי:סוג זה מתרחש בשל המגבלות הפיזיות של העדשה, המונעות מאור מחוץ לציר להגיע באופן מלא לקצוות חיישן התמונה, דבר הבולט במיוחד במערכות אופטיות מורכבות עם רכיבי עדשה מרובים.
• וינייטות טבעיות:ידוע גם בשם cos4θ fall-off, זוהי ירידה טבעית בבהירות עקב זווית האור ביחס למישור התמונה, בעקבות החוק הרביעי של הקוסינוס שבו הבהירות יורדת במהירות ככל שהזווית עם הציר האופטי גדלה.
• זווית קרן ראשית (CRA):CRA הוא פרמטר חשוב בבחירת עדשות וחיישנים, המשפיע על הבהירות והבהירות בקצוות התמונה. CRA מוגזם עלול לגרום לצללים בקצות התמונה ולהשפיע על איכות התמונה.
• שיפוע מכני:מתרחש כשקרן האור חסומה מכנית על-ידי תושבת העדשה, טבעות המסנן או עצמים אחרים, וגורמת להפחתת בהירות מלאכותית בקצות התמונה. תופעה זו נפוצה כאשר מעגל התמונה של העדשה קטן מגודל החיישן.
• לאחר העיבוד:לפעמים, עבור אפקטים אמנותיים או כדי להדגיש את הנושא המרכזי של תמונה, צלמים מוסיפים בכוונה vignette אופטי במהלך העיבוד שלאחר העיבוד.

מהן השיטות לתיקון זווית העדשה?

כאמור, העדשה היא תופעה אופטית בלתי רצויה. למרות שלא ניתן להימנע ממנה לחלוטין, ניתן לתקן אותה ביעילות עבור ראייה מוטמעת באמצעים הבאים:

• התאמת ערכי CRA:הבטחת ערך ה-CRA של העדשה נמוך מזה של המיקרו-עדשה של החיישן חיונית למניעת בעיות הדמיה, תאורה או צבע. על היצרנים לבדוק את עיצובי העדשות כך שיתאימו לפריסות החיישנים.
• התאמת מעבד אותות התמונה (ISP):ספק שירותי האינטרנט ממלא תפקיד משמעותי בעיבוד תמונות שנלכדו על ידי החיישן. הליכים ספציפיים, כגון Imatest, יכולים לבדוק את איכות התמונה ולהתאים אוגרים ספציפיים בספק שירותי האינטרנט כדי להקל על הצללת העדשה.
• הגדלת מספר f-stop:על ידי הגדלת מספר f-stop של העדשה (כלומר, הקטנת הצמצם), ניתן להפחית את ההשפעה של נפילה טבעית או cos4θ.
• שימוש באורך מוקד ארוך יותר:במקרים של f/# נמוך (יחס בין אורך מוקד לגודל צמצם), עדשות באורך מוקד קצר, או כאשר נדרשת רזולוציה גבוהה בעלות נמוכה, ניתן לבטל את השימוש במצלמה מכנית על ידי שימוש באורך מוקד ארוך יותר.
• תיקון שדה שטוח:שיטה נפוצה לתיקון וינטינט של עדשה כבדה, היא כוללת הארה אחידה של משטח שטוח ולכידת מסגרות ייחוס של שדה כהה ואור, ולאחר מכן חישוב ויישום תיקון שדה שטוח.
• שימוש בכלי תוכנה:ניתן להשתמש בכלי תוכנה שונים, כגון כלי תפירת תמונה מיקרוסקופיה ו- CamTool, לתיקון הצללת עדשה.
• שימוש בעדשות טלצנטריות:עדשות שתוכננו להיות טלצנטריות במרחב התמונה יכולות לתקן גלגול מכיוון שטלצנטריות זו מייצרת הארה אחידה ביותר של מישור התמונה, ומבטלת את הנפילה הרגילה של cos4θ בהארת מישור התמונה מהציר האופטי לפינת השדה.

אנו מקווים שמאמר זה סייע בהתמודדות עם שימוש בעדשות. כמובן, אם עדיין יש לך שאלות לגבי התגברות על העדשה בראייה מוטמעת או אם ברצונך לשלבמודולי מצלמה משובציםלמוצרים שלך, אל תהסס לפנות אלינו - Sinoseen, מנוסהיצרן מודולי מצלמה סיני.