Care este definiția unghiului întunecat? Cum se corectează în aplicații de vizionare embedding?

Progresul rapid al platformelor de procesare a imaginilor a revoluționat acest domeniu, oferind soluții de vizionare incluză sigure și accesibile din punct de vedere financiar în diverse piețe. Aceste platforme îmbunătățesc calitatea imaginilor prin tehnici precum îmbunătățirea, restaurarea, codificarea și compresia, care includ corecția iluminării, redimensionarea imaginilor (zoom digital), detectarea marginilor și evaluarea algoritmilor de segmentare. În aceste aplicații, senzorii CMOS au devenit cel mai utilizat tip de senzor imagine, captând lumina pentru a forma o matrice de pixeli care serveste drept bază pentru procesarea ulterioară a imaginilor.

Cu toate acestea, selectarea lentilei potrivite pentru a fi integrată cu modulul de cameră pentru o captură și procesare optimă a imaginii este un proces dificil. Acesta implică determinarea corectăa câmpului de vizualizare (FOV), alegerea între focaj fix sau auto-focaj, și setarea distanței de lucru. În plus, fenomenele optice precum vinietarea lentilelor și problemele de echilibru al albului pot să interfețeze cu ieșirea imaginii, afectând calitatea finală a imaginii.

În acest articol, ne vom concentra pe conceptul de vinietare a lentilelor, analizând cauzele sale și oferind soluții practice pentru a ajuta utilizatorii de camere embedate să elimine această problemă legată de calitatea imaginii.

Ce este vinietarea lentilelor?

Vinietarea lentilelor se referă la scăderea treptată a luminositàții sau a saturării de la centrul către margini sau colțurile unei imagini. Cunoscută și sub numele de umbră, scădere a luminozității sau umbră de luminositate, extinderea vinietării este de obicei măsurată în f-stop-uri și depinde de dimensiunea diafragmei lentilelor și de diverse parametri de proiectare.

Diafragma controlează luminozitatea imaginii prin modificarea cantității totale de lumină ce ajunge la senzorul camerei prin obiectiv.

Vigneta nu afectează doar calitatea vizuală a unei imagini, ci poate duce și la pierderea informațiilor vizuale cruciale în anumite aplicații. De exemplu, în inspectarea industrială sau imaginea medicală care necesită o consistență precisă a culorii și a luminozității, vigneta poate provoca judecăți greșite sau analize incorecte. Prin urmare, înțelegerea și luarea de măsuri pentru a reduce sau elimina vigneta lensului este esențială pentru a asigura calitatea imaginii și pentru a îmbunătăți performanța sistemelor de vizionare.

Cum se formează vigneta și ce tipuri include?

De ce apare vigneta? Apariția vignetei lensului poate fi atribuită diferitelor factori, în principal datorită proiectării elementelor optice în sine. Blocajul luminii cu unelte externe poate exacerba acest fenomen, iar uneori este introdus intenționat în post-procesare.

Cauzele diferite de vițetaj la lentile includ:

• Vițetaj optic:Acest tip apare din cauza limitărilor fizice ale lentilei, care împiedică lumina eccentrică să ajungă complet la marginile senzorului de imagine, fenomenul fiind mai evident în sisteme optice complexe cu mai multe elemente de lentilă.
• Vițetaj natural:Conocut și sub numele de scădere de tip cos4θ, este o diminuare naturală a luminositatei datorită unghiului luminii față de planul imaginii, urmând legea cosinusului la puterea patru, unde luminositatea scade rapid pe măsură ce unghiul cu axa optică crește.
• Unghiul Principal al Raiului (CRA):CRA este un parametru important atunci când se selectează lentile și senzori, afectând luminozitatea și claritatea la marginile imaginii. Un CRA excesiv poate provoca umbre la marginile imaginii, având un impact asupra calității acesteia.
• Vițetaj mecanic:Apare când fasciculul de lumină este mecanic oprit de montura obiectivului, inelele de filtru sau alte obiecte, provocând o reducere artificială a luminozității la marginile imaginii. Acest lucru este frecvent când cercul de imagine al obiectivului este mai mic decât dimensiunea senzorului.
• postprocesare:Uneori, pentru efecte artistice sau pentru a sublinia subiectul central al unei imagini, fotografi adaugă intenționat un vignet optic în timpul post-procesării.

Care sunt metodele de corectare a vignetelor de la obiectiv?

După cum s-a discutat, vigneta de la obiectiv este un fenomen optic nepoftit. Deși nu poate fi complet evitat, poate fi corectat eficient pentru vizionare încorporată cu următoarele măsuri:

• Potrivirea valorilor CRA:Asigurarea că valoarea CRA a obiectivului este mai mică decât cea a microlentilor senzorului este esențială pentru eliminarea problemelor de iluminare sau de culoare în imagine. Producătorii trebuie să verifice proiectările obiectivelor pentru a se potrivi cu aranjamentele senzorului.
• Ajustarea procesorului de semnal imagine (ISP):ISP-ul joacă un rol semnificativ în procesarea imaginilor capturate de senzor. Proceduri specifice, cum ar fi Imatest, pot testa calitatea imaginii și ajusta registrele specifice din ISP pentru a atenua umflarea lentilei.
• Creșterea numărului f:Prin creșterea numărului f al obiectivului (adică reducerea diafragmei), impactul umflării naturale sau scăderii cos4θ poate fi redus.
• Utilizarea unei lungimi focale mai mari:În cazul unui f/# mic (raportul dintre lungimea focală și dimensiunea diafragmei), obiective cu lungime focală scurtă sau când este nevoie de o rezoluție ridicată la un cost redus, umflarea mecanică a camerei poate fi eliminată prin utilizarea unei lungimi focale mai mari.
• Corecția flat-field:O metodă comună pentru corecția intensivă a umflării provocate de lentile, aceasta implică iluminarea uniformă a unei suprafețe plane și capturarea cadrilor de referință întunecate și luminoase, apoi calcularea și aplicarea corecției flat-field.
• Utilizarea unor instrumente software:Diverse instrumente software, cum ar fi instrumentele de montaj a imaginilor de microscopie și CamTool, pot fi folosite pentru corecția umflării provocate de lentile.
• Utilizarea lentilelor telecentrice:Lentilele proiectate pentru a fi telecentrice în spațiul imaginii pot corecta scurgerea deoarece această telecentricitate produce o iluminare extrem de uniformă a planului imaginii, eliminând scăderea normală de tip cos4θ a iluminării planului imaginii de la axa optică până în colțul câmpului.

Sperăm că acest articol a fost util în abordarea vânetei lentilor. Desigur, dacă încă aveți întrebări despre depășirea vânetei lentilor în vizionarea integrată sau doriți să integrațimodule de camere integrabileîn produsele voastre, nu ezitați să ne contactați - Sinoseen, un partener experimentatproducător chinezesc de module de cameră.