Care este definiția unui unghi întunecat? Cum se corectează în aplicațiile de vedere încorporate?

Avansarea rapidă a platformelor de procesare a imaginilor a revoluționat domeniul, oferind soluții de viziune încorporate fiabile și rentabile pe diverse piețe. Aceste platforme îmbunătățesc calitatea imaginii prin tehnici precum îmbunătățirea, restaurarea, codificarea și compresia, care includ corectarea iluminării, redimensionarea imaginilor (zoom digital), detectarea marginilor și evaluarea algoritmilor de segmentare. În aceste aplicații, senzorii de imagine CMOS au devenit cel mai frecvent utilizat tip de senzor de imagine, captând lumina pentru a forma o matrice de pixeli care servește drept bază pentru procesarea ulterioară a imaginii.

Cu toate acestea, selectarea obiectivului potrivit pentru a se integra cu modulul camerei pentru captura și procesare optimă a imaginii este un proces dificil. Implică determinarea corecteicâmp vizual (FOV), alegerea între focalizare fixă sau focalizare automată și setarea distanței de lucru. În plus, fenomenele optice, cum ar fi problemele de balans de alb și balansul de alb pot interfera cu ieșirea imaginii, afectând calitatea vizuală finală.

În acest articol, vom aprofunda conceptul de vignetare a obiectivului, vom analiza cauzele acestuia și vom oferi soluții practice pentru a ajuta utilizatorii de camere încorporate să elimine această problemă de calitate a imaginii.

Ce este vignetarea lentilelor?

Vignetarea lentilei se referă la scăderea treptată a luminozității sau saturației de la centru la marginile sau colțurile unei imagini. Cunoscută și sub numele de umbrire, cădere a luminii sau umbrire a luminanței, amploarea vinnieting-ului este de obicei măsurată în f-stop și depinde de dimensiunea diafragmei obiectivului și de diverși parametri de proiectare.

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

Vignetarea nu numai că afectează calitatea vizuală a unei imagini, dar poate duce și la pierderea informațiilor vizuale cruciale în anumite aplicații. De exemplu, în inspecția industrială sau imagistica medicală care necesită o consistență precisă a culorii și a luminozității, vignetarea poate duce la judecăți greșite sau analize inexacte. Prin urmare, înțelegerea și luarea de măsuri pentru a reduce sau elimina vignetarea lentilelor este esențială pentru asigurarea calității imaginii și îmbunătățirea performanței sistemelor de vedere.

Cum se formează vignetarea și ce tipuri include?

De ce vignetă? Apariția vignetării lentilelor poate fi atribuită diverșilor factori, în primul rând datorită designului elementelor optice în sine. Obstrucționarea luminii cu instrumente externe poate exacerba acest fenomen și, uneori, este introdus în mod intenționat în timpul post-procesării.

Diferitele cauze ale vignetării lentilelor includ:

• Vigneta optică:Acest tip apare din cauza limitărilor fizice ale obiectivului, împiedicând lumina în afara axei să ajungă complet la marginile senzorului de imagine, evident în special în sistemele optice complexe cu mai multe elemente ale obiectivului.
• Vignetare naturală:Cunoscută și sub numele de scădere cos4θ, este o scădere naturală a luminozității datorită unghiului de lumină față de planul imaginii, urmând a patra lege a cosinusului, unde luminozitatea scade rapid pe măsură ce unghiul cu axa optică crește.
• Unghiul razei șef (CRA):CRA este un parametru important la selectarea lentilelor și senzorilor, afectând luminozitatea și claritatea la marginile imaginii. Un CRA excesiv poate provoca umbre la marginile imaginii, afectând calitatea imaginii.
• Vigneta mecanică:Apare atunci când fasciculul de lumină este blocat mecanic de montura obiectivului, inelele de filtru sau alte obiecte, provocând reducerea artificială a luminozității la marginile imaginii. Acest lucru este frecvent atunci când cercul de imagine al obiectivului este mai mic decât dimensiunea senzorului.
• Post-procesare:Uneori, pentru efecte artistice sau pentru a evidenția subiectul central al unei imagini, fotografii adaugă în mod intenționat vinietă optică în timpul post-procesării.

Care sunt metodele de corectare a vignetei lentilelor?

După cum s-a discutat, vignetarea lentilelor este un fenomen optic nedorit. Deși nu poate fi evitată în totalitate, poate fi corectată eficient pentru vederea încorporată cu următoarele măsuri:

• Valori CRA potrivite:Asigurarea valorii CRA a obiectivului este mai mică decât cea a microlentilei senzorului este crucială pentru eliminarea iluminării imagistice sau a problemelor de culoare. Producătorii trebuie să verifice designul lentilelor pentru a se potrivi cu aspectele senzorilor.
• Reglarea procesorului de semnal de 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 pot ajusta registre specifice în ISP pentru a atenua umbrirea lentilelor.
• Creșterea numărului f-stop:Prin creșterea numărului f-stop al obiectivului (adică reducerea diafragmei), impactul vignetei naturale sau al scăderii cos4θ poate fi redus.
• Folosind o distanță focală mai mare:În cazurile de f/# scăzut (raportul dintre distanța focală și dimensiunea diafragmei), lentile cu distanță focală scurtă sau când este necesară o rezoluție înaltă la un cost redus, vignetarea mecanică a camerei poate fi eliminată prin utilizarea unei distanțe focale mai mari.
• Corecție de câmp plat:O metodă comună pentru corecția lentilelor grele, implică iluminarea uniformă a unei suprafețe plane și captarea cadrelor de referință ale câmpului întunecat și luminii, apoi calcularea și aplicarea corecției câmpului plat.
• Folosind instrumente software:Diverse instrumente software, cum ar fi instrumentele de îmbinare a imaginilor de microscopie și CamTool, pot fi utilizate pentru corectarea umbririi lentilelor.
• Folosind lentile telecentrice:Lentilele proiectate pentru a fi telecentrice în spațiul imaginii pot corecta roll-off-ul, deoarece această telecentricitate produce o iluminare extrem de uniformă a planului imaginii, eliminând scăderea normală a cos4θ în iluminarea planului imaginii de la axa optică până la colțul câmpului.

Sperăm că acest articol a fost de ajutor în abordarea vignetării lentilelor. Desigur, dacă mai aveți întrebări despre depășirea vignetării lentilelor în vederea încorporată sau dacă doriți să integrațimodule de cameră încorporateîn produsele dvs., nu ezitați să ne contactați - Sinoseen, oProducător chinez de module de cameră.