Định nghĩa của Góc tối là gì? Làm thế nào để sửa chữa trong các ứng dụng thị giác nhúng?

Sự tiến bộ nhanh chóng của các nền tảng xử lý hình ảnh đã cách mạng hóa lĩnh vực này, cung cấp các giải pháp thị giác nhúng đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí trên các thị trường khác nhau. Các nền tảng này nâng cao chất lượng hình ảnh thông qua các kỹ thuật như nâng cao, khôi phục, mã hóa và nén, bao gồm hiệu chỉnh ánh sáng, thay đổi kích thước hình ảnh (zoom kỹ thuật số), phát hiện cạnh và đánh giá các thuật toán phân đoạn. Trong các ứng dụng này, cảm biến hình ảnh CMOS đã trở thành loại cảm biến hình ảnh được sử dụng phổ biến nhất, thu ánh sáng để tạo thành một mảng pixel làm nền tảng cho quá trình xử lý hình ảnh tiếp theo.

Tuy nhiên, việc chọn ống kính phù hợp để tích hợp với mô-đun máy ảnh để chụp và xử lý hình ảnh tối ưu là một quá trình đầy thách thức. Nó liên quan đến việc xác định đúngtrường nhìn (FOV), chọn giữa lấy nét cố định hoặc lấy nét tự động và đặt khoảng cách làm việc. Ngoài ra, các hiện tượng quang học như vinnieting ống kính và các vấn đề về cân bằng trắng có thể cản trở đầu ra hình ảnh, ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh cuối cùng.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đi sâu vào khái niệm họa tiết ống kính, phân tích nguyên nhân của nó và đưa ra các giải pháp thiết thực để giúp người dùng máy ảnh nhúng loại bỏ vấn đề chất lượng hình ảnh này.

Họa tiết ống kính là gì?

Họa tiết ống kính đề cập đến việc giảm dần độ sáng hoặc độ bão hòa từ trung tâm đến các cạnh hoặc góc của hình ảnh. Còn được gọi là đổ bóng, giảm ánh sáng hoặc đổ bóng độ chói, mức độ vinnieting thường được đo bằng f-stop và phụ thuộc vào kích thước khẩu độ ống kính và các thông số thiết kế khác nhau.

Khẩu độ kiểm soát độ sáng hình ảnh bằng cách thay đổi tổng lượng ánh sáng đến cảm biến máy ảnh qua ống kính.

Họa tiết không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh của hình ảnh mà còn có thể dẫn đến mất thông tin hình ảnh quan trọng trong một số ứng dụng nhất định. Ví dụ, trong kiểm tra công nghiệp hoặc hình ảnh y tế đòi hỏi tính nhất quán về màu sắc và độ sáng chính xác, họa tiết có thể dẫn đến đánh giá sai hoặc phân tích không chính xác. Do đó, hiểu và thực hiện các biện pháp để giảm hoặc loại bỏ hiện tượng họa tiết trong ống kính là điều cần thiết để đảm bảo chất lượng hình ảnh và nâng cao hiệu suất của hệ thống thị giác.

Họa tiết được hình thành như thế nào và nó bao gồm những loại nào?

Tại sao lại là họa tiết? Sự xuất hiện của họa tiết ống kính có thể là do nhiều yếu tố khác nhau, chủ yếu là do bản thân thiết kế của các phần tử quang học. Cản trở ánh sáng bằng các dụng cụ bên ngoài có thể làm trầm trọng thêm hiện tượng này và đôi khi nó được cố tình đưa vào trong quá trình xử lý hậu kỳ.

Các nguyên nhân khác nhau của họa tiết ống kính bao gồm:

• Họa tiết quang học:Loại này xảy ra do những hạn chế vật lý của ống kính, ngăn ánh sáng lệch trục tiếp cận hoàn toàn các cạnh của cảm biến hình ảnh, đặc biệt rõ ràng trong các hệ thống quang học phức tạp với nhiều thành phần thấu kính.
• Họa tiết tự nhiên:Còn được gọi là sự giảm giá cos4θ, đó là sự giảm độ sáng tự nhiên do góc ánh sáng so với mặt phẳng hình ảnh, theo định luật thứ tư cosin, trong đó độ sáng giảm nhanh khi góc với trục quang học tăng lên.
• Góc tia trưởng (CRA):CRA là một thông số quan trọng khi lựa chọn ống kính và cảm biến, ảnh hưởng đến độ sáng và độ rõ nét ở các cạnh hình ảnh. CRA quá mức có thể gây ra bóng ở các cạnh hình ảnh, ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh.
• Họa tiết cơ học:Xảy ra khi chùm sáng bị ngàm ống kính, vòng lọc hoặc các vật thể khác chặn một cách cơ học, gây giảm độ sáng nhân tạo ở các cạnh ảnh. Điều này phổ biến khi vòng tròn hình ảnh của ống kính nhỏ hơn kích thước cảm biến.
• Xử lý hậu kỳ:Đôi khi, để tạo hiệu ứng nghệ thuật hoặc để làm nổi bật đối tượng trung tâm của ảnh, các nhiếp ảnh gia cố tình thêm họa tiết quang học trong quá trình xử lý hậu kỳ.

Các phương pháp để sửa họa tiết ống kính là gì?

Như đã thảo luận, họa tiết thấu kính là một hiện tượng quang học không mong muốn. Mặc dù không thể tránh hoàn toàn, nhưng nó có thể được điều chỉnh hiệu quả đối với thị lực nhúng bằng các biện pháp sau:

• Giá trị CRA phù hợp:Đảm bảo giá trị CRA của ống kính nhỏ hơn giá trị của thấu kính vi mô của cảm biến là rất quan trọng để loại bỏ các vấn đề về ánh sáng hình ảnh hoặc màu sắc. Các nhà sản xuất phải kiểm tra thiết kế ống kính để phù hợp với bố cục cảm biến.
• Điều chỉnh bộ xử lý tín hiệu hình ảnh (ISP):ISP đóng một vai trò quan trọng trong việc xử lý hình ảnh do cảm biến chụp. Các quy trình cụ thể, chẳng hạn như Imatest, có thể kiểm tra chất lượng hình ảnh và điều chỉnh các thanh ghi cụ thể trong ISP để giảm thiểu bóng ống kính.
• Tăng số f-stop:Bằng cách tăng số f-stop của ống kính (tức là giảm khẩu độ), tác động của họa tiết tự nhiên hoặc giảm cos4θ có thể được giảm bớt.
• Sử dụng độ dài tiêu cự dài hơn:Trong trường hợp f/# thấp (tỷ lệ giữa độ dài tiêu cự so với kích thước khẩu độ), ống kính tiêu cự ngắn hoặc khi cần độ phân giải cao với chi phí thấp, có thể loại bỏ họa tiết máy ảnh cơ học bằng cách sử dụng độ dài tiêu cự dài hơn.
• Hiệu chỉnh trường phẳng:Một phương pháp phổ biến để hiệu chỉnh vinettintg ống kính nặng, nó liên quan đến việc chiếu sáng đồng đều bề mặt phẳng và chụp trường tối và khung tham chiếu ánh sáng, sau đó tính toán và áp dụng hiệu chỉnh trường phẳng.
• Sử dụng các công cụ phần mềm:Các công cụ phần mềm khác nhau, chẳng hạn như công cụ ghép hình ảnh kính hiển vi và CamTool, có thể được sử dụng để hiệu chỉnh bóng ống kính.
• Sử dụng ống kính viễn tâm:Các ống kính được thiết kế để có độ lệch tâm trong không gian hình ảnh có thể điều chỉnh độ cuộn vì độ lệch tâm này tạo ra độ chiếu sáng mặt phẳng hình ảnh cực kỳ đồng đều, loại bỏ sự giảm cos4θ bình thường trong chiếu sáng mặt phẳng hình ảnh từ trục quang đến góc trường.

Chúng tôi hy vọng bài viết này hữu ích trong việc giải quyết hiện tượng làm mờ trong ống kính. Tất nhiên, nếu bạn vẫn còn thắc mắc về việc khắc phục họa tiết thấu kính trong tầm nhìn nhúng hoặc nếu bạn muốn tích hợpmô-đun camera nhúngvào sản phẩm của bạn, vui lòng liên hệ với chúng tôi — Sinoseen, một người có kinh nghiệmNhà sản xuất mô-đun máy ảnh Trung Quốc.