Hva er definisjonen av en mørk vinkel? Hvordan rette opp i innebygde visjonsapplikasjoner?

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

Imidlertid er det en utfordrende prosess å velge riktig linse for å integrere med kameramodulen for optimal bildeopptak og behandling. Det innebærer å bestemme den riktige synsvinkelen (FOV) , velge mellom fast fokus eller autofokus, og sette arbeidsavstanden. I tillegg kan optiske fenomener som linsevignettering og hvitbalanseproblemer forstyrre bildekvaliteten, noe som påvirker den endelige visuelle kvaliteten.

I denne artikkelen vil vi dykke inn i konseptet linsevignettering, analysere årsakene til det, og gi praktiske løsninger for å hjelpe brukere av innebygde kameraer med å eliminere dette bildekvalitetsproblemet.

Hva er linsevignettering?

Linsevignettering refererer til den gradvise reduksjonen i lysstyrke eller metning fra sentrum til kantene eller hjørnene av et bilde. Også kjent som skyggelegging, lysfall-off, eller luminansskyggelegging, omfanget av vignettering måles vanligvis i f-stopp og avhenger av linseåpningens størrelse og ulike designparametere.

Blenderen kontrollerer bilde lysstyrken ved å endre den totale mengden lys som når kameraføleren gjennom linsen.

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

Hvordan dannes vignettering, og hvilke typer inkluderer det?

hvorfor vignettere? Forekomsten av linsevignettering kan tilskrives ulike faktorer, primært på grunn av designet av de optiske elementene selv. Å blokkere lys med eksterne verktøy kan forverre dette fenomenet, og noen ganger blir det bevisst introdusert under etterbehandling.

De forskjellige årsakene til linsevignettering inkluderer:

• Optisk vignettering: Denne typen oppstår på grunn av de fysiske begrensningene til linsen, som hindrer lys utenfor aksen fra å nå bildesensorens kanter fullt ut, 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 bildeflaten, som følger cosinus fjerde lov, der lysstyrken faller raskt når vinkelen med den optiske aksen øker.
• Hovedstrålevinkel (CRA): CRA er en viktig parameter når man velger linser og sensorer, som påvirker lysstyrken og klarheten ved bildekanter. En overdreven CRA kan forårsake skygger ved bildekanter, noe som påvirker bildekvaliteten.
• Mekanisk vignettering: Oppstår når lysstrålen blir mekanisk blokkert av objektivfestet, filterringer eller andre objekter, noe som forårsaker kunstig reduksjon av lysstyrken ved bildekanter. Dette er vanlig når objektivets bilde sirkel er mindre enn sensorstørrelsen.
• Eterbehandling: Noen ganger, for kunstneriske effekter eller for å fremheve det sentrale motivet i et bilde, legger fotografer bevisst til optisk vignettering under etterbehandling.

Hva er metodene for å korrigere objektivvignettering?

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

• Matche CRA-verdier: Å sikre at objektivets CRA-verdi er mindre enn sensorens mikrolinse er avgjørende for å eliminere belysnings- eller fargeproblemer. Produsenter må sjekke objektivdesignene for å matche sensoroppsett.
• Justering av bildebehandlingsprosessoren (ISP): ISP-en spiller en betydelig rolle i behandlingen av bilder fanget av sensoren.
• Øke f-stop nummeret: Ved å øke linsens f-stop nummer (dvs. redusere blenderåpningen), kan virkningen av naturlig vignettering eller cos4θ fall-off reduseres.
• Bruke en lengre brennvidde: I tilfeller med lav f/# (forholdet mellom brennvidde og blenderåpning), korte brennvidde linser, eller når høy oppløsning er nødvendig til lav kostnad, kan mekanisk kameravignettering elimineres ved å bruke en lengre brennvidde.
• Flat-felt korreksjon: En vanlig metode for tung linsevignettering korreksjon, det involverer jevn belysning av en flat overflate og fangst av mørke felt og lyse referanserammer, deretter beregning og anvendelse av flat-felt korreksjon.
• Bruke programvareverktøy: Ulike programvareverktøy, som mikroskop bilde-sammenslåingsverktøy og CamTool, kan brukes til korrigering av linsevignettering.
• Bruk av teleentriske linser: Linser designet for å være teleentriske i bildeplanet kan korrigere rull-off fordi denne teleentrisiteten produserer ekstremt jevn belysning av bildeplanet, og eliminerer den normale cos4θ nedgangen i belysning av bildeplanet fra den optiske aksen til hjørnet av feltet.

Vi håper denne artikkelen har vært nyttig i å ta opp linsevignettering. Selvfølgelig, hvis du fortsatt har spørsmål om å overvinne linsevignettering i innebygd visjon eller hvis du ønsker å integrere innebygde kameramoduler i produktene dine, ikke nøl med å kontakte oss—Sinoseen, en erfaren Kinesisk kameramodulprodusent .