Jaka jest definicja ciemnego kąta? Jak poprawić w wbudowanych aplikacjach wizyjnych?

Szybki rozwój platform przetwarzania obrazu zrewolucjonizował tę dziedzinę, oferując niezawodne i ekonomiczne wbudowane rozwiązania wizyjne na różnych rynkach. Platformy te poprawiają jakość obrazu dzięki technikom, takim jak ulepszanie, przywracanie, kodowanie i kompresja, które obejmują korekcję oświetlenia, zmianę rozmiaru obrazów (zoom cyfrowy), wykrywanie krawędzi i ocenę algorytmów segmentacji. W tych zastosowaniach czujniki obrazu CMOS stały się najczęściej używanym typem czujnika obrazu, przechwytując światło w celu utworzenia układu pikseli, który służy jako podstawa do późniejszego przetwarzania obrazu.

Jednak wybór odpowiedniego obiektywu do zintegrowania z modułem aparatu w celu optymalnego przechwytywania i przetwarzania obrazu jest trudnym procesem. Polega ona na ustaleniu prawidłowychpole widzenia (FOV), wybierając między stałą ostrością a autofokusem i ustawiając odległość roboczą. Ponadto zjawiska optyczne, takie jak przeciskanie się obiektywu i problemy z balansem bieli, mogą zakłócać obraz wyjściowy, wpływając na końcową jakość wizualną.

W tym artykule zagłębimy się w koncepcję winietowania obiektywu, przeanalizujemy jego przyczyny i przedstawimy praktyczne rozwiązania, które pomogą użytkownikom wbudowanych kamer wyeliminować ten problem z jakością obrazu.

Co to jest winietowanie obiektywu?

Winietowanie obiektywu odnosi się do stopniowego zmniejszania jasności lub nasycenia od środka do krawędzi lub rogów obrazu. Znany również jako cieniowanie, zanik światła lub cieniowanie luminancji, zakres vinnietingu jest zwykle mierzony w stopniach przysłony i zależy od wielkości przysłony obiektywu i różnych parametrów konstrukcyjnych.

Przysłona steruje jasnością obrazu, zmieniając całkowitą ilość światła docierającego do matrycy aparatu przez obiektyw.

Winietowanie nie tylko wpływa na jakość wizualną obrazu, ale może również prowadzić do utraty kluczowych informacji wizualnych w niektórych aplikacjach. Na przykład w inspekcji przemysłowej lub obrazowaniu medycznym, które wymagają precyzyjnej spójności kolorów i jasności, winietowanie może skutkować błędnymi ocenami lub niedokładną analizą. Dlatego zrozumienie i podjęcie działań w celu zmniejszenia lub wyeliminowania winietowania soczewek jest niezbędne do zapewnienia jakości obrazu i poprawy wydajności systemów wizyjnych.

Jak powstaje winietowanie i jakie rodzaje obejmuje?

Dlaczego winieta? Występowanie winietowania soczewek można przypisać różnym czynnikom, przede wszystkim ze względu na konstrukcję samych elementów optycznych. Zasłanianie światła zewnętrznymi narzędziami może nasilać to zjawisko, a czasami jest ono celowo wprowadzane podczas obróbki końcowej.

Różne przyczyny winietowania obiektywu obejmują:

• Winietowanie optyczne:Dzieje się tak ze względu na fizyczne ograniczenia obiektywu, które uniemożliwiają światłu spoza osi pełne dotarcie do krawędzi przetwornika obrazu, co jest szczególnie widoczne w złożonych układach optycznych z wieloma elementami obiektywu.
• Winietowanie naturalne:Znany również jako spadek cos4θ, jest to naturalny spadek jasności spowodowany kątem padania światła w stosunku do płaszczyzny obrazu, zgodnie z czwartym prawem cosinusowym, w którym jasność gwałtownie spada wraz ze wzrostem kąta z osią optyczną.
• Główny kąt promienia (CRA):CRA jest ważnym parametrem przy doborze obiektywów i matryc, wpływającym na jasność i klarowność na krawędziach obrazu. Nadmierna wartość CRA może powodować cienie na krawędziach obrazu, co wpływa na jakość obrazu.
• Winietowanie mechaniczne:Występuje, gdy wiązka światła jest mechanicznie blokowana przez mocowanie obiektywu, pierścienie filtrujące lub inne przedmioty, powodując sztuczne zmniejszenie jasności na krawędziach obrazu. Dzieje się tak często, gdy okrąg obrazu obiektywu jest mniejszy niż rozmiar matrycy.
• Przetwarzanie końcowe:Czasami, aby uzyskać efekty artystyczne lub podkreślić główny temat obrazu, fotografowie celowo dodają winietę optyczną podczas obróbki końcowej.

Jakie są metody korygowania winietowania obiektywu?

Jak wspomniano, winietowanie soczewek jest niepożądanym zjawiskiem optycznym. Chociaż nie można go całkowicie uniknąć, można go skutecznie skorygować w przypadku wbudowanego widzenia za pomocą następujących środków:

• Pasujące wartości CRA:Upewnienie się, że wartość CRA obiektywu jest mniejsza niż wartość mikrosoczewki czujnika, ma kluczowe znaczenie dla wyeliminowania problemów z oświetleniem obrazu lub kolorami. Producenci muszą sprawdzić konstrukcje soczewek, aby pasowały do układów czujników.
• Regulacja procesora sygnału obrazu (ISP):Dostawca usług internetowych odgrywa znaczącą rolę w przetwarzaniu obrazów przechwyconych przez czujnik. Specjalne procedury, takie jak Imatest, mogą testować jakość obrazu i dostosowywać określone rejestry w dostawcy usług internetowych, aby złagodzić zacienienie obiektywu.
• Zwiększanie liczby przysłony:Zwiększając liczbę przysłony obiektywu (tj. zmniejszając przysłonę), można zmniejszyć wpływ naturalnego winietowania lub spadku cos4θ.
• Korzystanie z dłuższej ogniskowej:W przypadku niskiej wartości f/# (stosunek ogniskowej do wielkości przysłony), obiektywów o krótkiej ogniskowej lub gdy potrzebna jest wysoka rozdzielczość przy niskich kosztach, mechaniczne winietowanie aparatu można wyeliminować, stosując dłuższą ogniskową.
• Korekcja płaskiego pola:Jest to powszechna metoda korekcji winiec ciężkiego obiektywu, polegająca na równomiernym oświetleniu płaskiej powierzchni i uchwyceniu ciemnego pola i jasnych klatek odniesienia, a następnie obliczeniu i zastosowaniu korekcji płaskiego pola.
• Korzystanie z narzędzi programowych:Do korekcji cieniowania obiektywu można używać różnych narzędzi programowych, takich jak narzędzia do łączenia obrazów mikroskopowych i CamTool.
• Korzystanie z soczewek telecentrycznych:Soczewki zaprojektowane tak, aby były telecentryczne w przestrzeni obrazu, mogą korygować przechylanie się, ponieważ ta telecentryczność zapewnia wyjątkowo równomierne oświetlenie płaszczyzny obrazu, eliminując normalny spadek cos4θ w oświetleniu płaszczyzny obrazu od osi optycznej do rogu pola.

Mamy nadzieję, że ten artykuł był pomocny w rozwiązaniu problemu winietowania obiektywu. Oczywiście, jeśli nadal masz pytania dotyczące przezwyciężania winietowania soczewek w osadzonym widzeniu lub jeśli chcesz zintegrowaćWbudowane moduły kamerdo swoich produktów, skontaktuj się z nami - Sinoseen, doświadczonyChiński producent modułów aparatów fotograficznych.