định nghĩa của góc tối là gì? làm thế nào để sửa chữa trong các ứng dụng hình ảnh 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 hiệu quả về chi phí trên nhiều thị trường khác nhau. Những nền tảng này nâng cao chất lượng hình ảnh thông qua các kỹ thuật như cải thiện, phục hồi, mã hóa và nén, bao gồm việc điều chỉnh ánh sáng, thay đổi kích thước hình ảnh (phóng to kỹ thuật số), phát hiện cạnh và đánh giá các thuật toán phân đoạn. Trong những ứng dụng này, cảm biến hình ảnh CMOS đã trở thành loại cảm biến hình ảnh được sử dụng phổ biến nhất, thu nhận ánh sáng để tạo thành một mảng pixel làm nền tảng cho quá trình xử lý hình ảnh tiếp theo.

Tuy nhiên, việc chọn đúng ống kính để tích hợp với mô-đun camera nhằm tối ưu hóa việc chụp và xử lý hình ảnh là một quá trình đầy thách thức. Nó liên quan đến việc xác định đúnggóc nhìn (FOV)", chọn giữa lấy nét cố định hoặc tự động, và thiết lập khoảng cách làm việc. Thêm vào đó, các hiện tượng quang học như hiện tượng vignetting của ống kính và các vấn đề về cân bằng trắng có thể gây cản trở đến đầu ra hình ảnh, ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh cuối cùng.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào khái niệm vignetting của ống kính, phân tích nguyên nhân của nó, và cung cấp các giải pháp thực tiễn để giúp người dùng camera nhúng loại bỏ vấn đề chất lượng hình ảnh này.

Vignetting của ống kính là gì?

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

Khẩu độ điều khiển độ sáng của hình ảnh bằng cách thay đổi tổng lượng ánh sáng đến cảm biến camera qua ống kính.

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

Vignetting được hình thành như thế nào, và nó bao gồm những loại nào?

Tại sao lại có vignetting? Sự xuất hiện của hiện tượng vignetting ống kính có thể được quy cho nhiều yếu tố, chủ yếu là do thiết kế của các yếu tố quang học. Việc cản trở ánh sáng bằng các công cụ bên ngoài có thể làm trầm trọng thêm hiện tượng này, và đôi khi nó được cố ý đưa vào trong quá trình xử lý hậu kỳ.

Các nguyên nhân khác nhau của hiện tượng vignetting ống kính bao gồm:

• Vignetting quang học:Loại này xảy ra do những hạn chế vật lý của ống kính, ngăn chặn ánh sáng ngoài trục hoàn toàn đến được các cạnh của cảm biến hình ảnh, đặc biệt rõ ràng trong các hệ thống quang học phức tạp với nhiều yếu tố ống kính.
• Vignetting tự nhiên:Còn được gọi là sự giảm độ sáng cos4θ, đây là sự giảm tự nhiên về độ sáng do góc ánh sáng so với mặt phẳng hình ảnh, theo định luật cosin bậc bốn, nơi độ sáng giảm nhanh chóng khi góc với trục quang học tăng lên.
• Góc tia chính (CRA):CRA là một tham số quan trọng khi chọn ống kính và cảm biến, ảnh hưởng đến độ sáng và độ rõ nét ở các cạnh của hình ảnh. Một CRA quá mức có thể gây ra bóng ở các cạnh của hình ảnh, ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh.
• Vignetting cơ học:Xảy ra khi chùm ánh sáng bị chặn một cách cơ học bởi giá đỡ ống kính, vòng lọc hoặc các vật thể khác, gây ra sự giảm độ sáng nhân tạo ở các cạnh của hình ảnh. Điều này thường xảy ra khi vòng tròn hình ảnh của ống kính nhỏ hơn kích thước cảm biến.
• sau chế biến:Đôi khi, để tạo hiệu ứng nghệ thuật hoặc để làm nổi bật chủ đề chính của một bức ảnh, các nhiếp ảnh gia cố tình thêm hiệu ứng vignette quang học trong quá trình hậu kỳ.

Các phương pháp để sửa lỗi vignetting của ống kính là gì?

Như đã thảo luận, vignetting của ống kính là một hiện tượng quang học không mong muốn. Mặc dù không thể hoàn toàn tránh khỏi, nhưng nó có thể được sửa chữa hiệu quả cho tầm nhìn nhúng với các biện pháp sau:

• Giá trị CRA phù hợp:Đảm bảo giá trị CRA của ống kính thấp hơn giá trị của microlens 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 vai trò quan trọng trong việc xử lý hình ảnh được cảm biến ghi lại. 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 hiện tượng bóng ống kính.
• Tăng số f-stop:Bằng cách tăng số f-stop của ống kính (tức là giảm khẩu độ), tác động của hiện tượng vignetting tự nhiên hoặc sự giảm sáng cos4θ có thể được giảm thiểu.
• Sử dụng tiêu cự dài hơn:Trong các trường hợp có f/# thấp (tỷ lệ giữa tiêu cự và kích thước khẩu độ), ống kính tiêu cự ngắn, hoặc khi cần độ phân giải cao với chi phí thấp, hiện tượng vignetting cơ học của máy ảnh có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng tiêu cự dài hơn.
• Sửa lỗi trường phẳng:Một phương pháp phổ biến để sửa lỗi vignetting nặng của ống kính, nó liên quan đến việc chiếu sáng đồng đều một bề mặt phẳng và ghi lại các khung hình trường tối và tham chiếu sáng, sau đó tính toán và áp dụng sửa lỗi trường phẳng.
• Sử dụng công cụ phần mềm:Nhiều công cụ phần mềm khác nhau, chẳng hạn như công cụ ghép ảnh vi mô và CamTool, có thể được sử dụng để sửa lỗi bóng ống kính.
• Sử dụng ống kính telecentric:Các ống kính được thiết kế để có tính telecentric trong không gian hình ảnh có thể khắc phục hiện tượng cuộn do tính telecentric này tạo ra độ sáng đồng nhất cực kỳ trong mặt phẳng hình ảnh, loại bỏ sự giảm sáng cos4θ bình thường trong mặt phẳng hình ảnh từ trục quang học đến góc của trường.

Chúng tôi hy vọng bài viết này đã hữu ích trong việc giải quyết hiện tượng vignetting của ống kính. Tất nhiên, nếu bạn vẫn có câu hỏi về việc khắc phục hiện tượng vignetting của ống kính trong tầm nhìn nhúng hoặc nếu bạn muốn tích hợpcác mô-đun camera nhúngvào sản phẩm của bạn, hãy liên hệ với chúng tôi—Sinoseen, một công ty có kinh nghiệm.nhà sản xuất mô-đun máy ảnh Trung Quốc.