Hva er definisjonen på en mørk vinkel? Hvordan korrigere i innebygde synsapplikasjoner?

Den raske utviklingen av bildebehandlingsplattformer har revolusjonert feltet, og tilbyr pålitelige og kostnadseffektive innebygde synsløsninger på tvers av ulike markeder. Disse plattformene forbedrer bildekvaliteten gjennom teknikker som forbedring, restaurering, koding og komprimering, som inkluderer korrigering av belysning, endring av størrelse på bilder (digital zoom), kantdeteksjon og evaluering av segmenteringsalgoritmer. I disse applikasjonene har CMOS-bildesensorer blitt den mest brukte typen bildesensor, og fanger lys for å danne en pikselmatrise som fungerer som grunnlaget for påfølgende bildebehandling.

Det er imidlertid en utfordrende prosess å velge riktig objektiv som skal integreres med kameramodulen for optimal bildeopptak og -behandling. Det innebærer å bestemme riktigsynsfelt (FOV), velge mellom fast fokus eller autofokus, og stille inn arbeidsavstanden. I tillegg kan optiske fenomener som linsevinnieting og hvitbalanseproblemer forstyrre bildeutgangen, noe som påvirker den endelige visuelle kvaliteten.

I denne artikkelen vil vi fordype oss i konseptet linsevignettering, analysere årsakene og gi praktiske løsninger for å hjelpe innebygde kamerabrukere med å eliminere dette bildekvalitetsproblemet.

Hva er linsevennettering?

Linsevennettering refererer til den gradvise reduksjonen i lysstyrke eller metning fra midten til kantene eller hjørnene av et bilde. Også kjent som skyggelegging, lysfall eller luminansskyggelegging, måles omfanget av vinnieting vanligvis i f-stopp og avhenger av objektivets blenderåpning og ulike designparametere.

Blenderåpningen kontrollerer bildets lysstyrke ved å endre den totale mengden lys som når kamerasensoren gjennom objektivet.

Vignettering påvirker ikke bare den visuelle kvaliteten til et bilde, men kan også føre til tap av viktig visuell informasjon i visse applikasjoner. For eksempel, i industriell inspeksjon eller medisinsk bildebehandling som krever presis farge- og lysstyrkekonsistens, kan vignettering føre til feilvurderinger eller unøyaktig analyse. Derfor er det viktig å forstå og iverksette tiltak for å redusere eller eliminere linsevignettering for å sikre bildekvalitet og forbedre ytelsen til synssystemer.

Hvordan dannes vignettering, og hvilke typer inkluderer den?

Hvorfor vignett? Forekomsten av linsevignettering kan tilskrives forskjellige faktorer, først og fremst på grunn av utformingen av selve optiske elementer. Å hindre lys med eksterne verktøy kan forverre dette fenomenet, og noen ganger introduseres det med vilje under etterbehandling.

De forskjellige årsakene til linsevennettering inkluderer:

• Optisk vignettering:Denne typen oppstår på grunn av de fysiske begrensningene til objektivet, og hindrer lys utenfor aksen i å nå bildesensorens kanter helt, spesielt tydelig i komplekse optiske systemer med flere linseelementer.
• Naturlig vignettering:Også kjent som cos4θ fall-off, er det en naturlig reduksjon i lysstyrke på grunn av lysvinkelen i forhold til bildeplanet, etter cosinus fjerde lov, hvor lysstyrken synker raskt når vinkelen med den optiske aksen øker.
• Sjef Ray Angle (CRA):CRA er en viktig parameter når du velger objektiver og sensorer, og påvirker lysstyrken og klarheten i bildekantene. En overdreven CRA kan forårsake skygger i bildekantene, noe som påvirker bildekvaliteten.
• Mekanisk vignettering:Oppstår når lysstrålen blokkeres mekanisk av linsefestet, filterringer eller andre gjenstander, noe som forårsaker kunstig lysstyrkereduksjon ved bildekantene. Dette er vanlig når objektivets bildesirkel er mindre enn sensorstørrelsen.
• Etterbehandling:Noen ganger, for kunstneriske effekter eller for å fremheve det sentrale motivet i et bilde, legger fotografer med vilje til optisk vignett under etterbehandling.

Hva er metodene for å korrigere linsevignettering?

Som diskutert er linsevignettering et uønsket optisk fenomen. Selv om det ikke kan unngås helt, kan det effektivt korrigeres for innebygd syn med følgende tiltak:

• Samsvarende CRA-verdier:Å sikre at objektivets CRA-verdi er mindre enn sensorens mikrolinse er avgjørende for å eliminere bildebelysning eller fargeproblemer. Produsenter må sjekke linsedesign for å matche sensoroppsett.
• Justere bildesignalprosessoren (ISP):Internett-leverandøren spiller en betydelig rolle i behandlingen av bilder tatt av sensoren. Spesifikke prosedyrer, for eksempel Imatest, kan teste bildekvalitet og justere spesifikke registre i Internett-leverandøren for å redusere linseskyggelegging.
• Øke f-stopp-tallet:Ved å øke objektivets f-stopp-tall (dvs. redusere blenderåpningen), kan virkningen av naturlig vignettering eller cos4θ-fall reduseres.
• Bruke lengre brennvidde:I tilfeller med lav f/# (forholdet mellom brennvidde og blenderåpning), objektiver med kort brennvidde, eller når høy oppløsning er nødvendig til en lav kostnad, kan mekanisk kameravignettering elimineres ved å bruke en lengre brennvidde.
• Korreksjon av flatt felt:En vanlig metode for kraftig linsevinettintg-korreksjon, den innebærer jevn belysning av en flat overflate og fange mørke felt og lyse referanserammer, og deretter beregne og bruke flatfeltkorreksjon.
• Bruke programvareverktøy:Ulike programvareverktøy, for eksempel mikroskopi bildesømverktøy og CamTool, kan brukes til korrigering av linseskyggelegging.
• Bruke telesentriske objektiver:Objektiver designet for å være telesentriske i bilderommet kan korrigere avrulling fordi denne telesentrisiteten gir ekstremt jevn bildeplanbelysning, og eliminerer det normale cos4θ-fallet i bildeplanbelysning fra den optiske aksen til hjørnet av feltet.

Vi håper denne artikkelen har vært nyttig for å adressere linsevignettering. Selvfølgelig, hvis du fortsatt har spørsmål om å overvinne linsevignettering i innebygd syn eller hvis du ønsker å integrereinnebygde kameramodulerinn i produktene dine, ta gjerne kontakt med oss – Sinoseen, en erfarenKinesisk kameramodulprodusent.