Kako kromatska aberacija i izobličenje utječu na ima

1.kromatska aberacija

1.1 Što je kromatska aberacija

Kromatska aberacija je uzrokovana razlikom u transmisivnosti materijala. Prirodno svjetlo se sastoji od područja vidljive svjetlosti s rasponom valnih duljina od 390 do 770 nm, a ostatak je spektar koji ljudsko oko ne može vidjeti. Budući da materijali imaju različite indekse loma za različite valne duljine obojene svjetlosti, svaka svjetlost u boji ima drugačiji položaj slike i povećanje, što rezultira kromatizmom položaja.

1.2 Kako kromatska aberacija utječe na kvalitetu slike

(1) Zbog različitih valnih duljina i indeksa loma različitih boja svjetlosti, točka objekta ne može biti dobro fokusirana u JEDNU savršenu točku slike, pa će fotografija biti zamućena.

(2) Također, zbog različitog povećanja različitih boja, na rubu točaka slike bit će "dugine linije".

1.3 Kako kromatska aberacija utječe na 3D model

Kada točke slike imaju "dugine linije", to će utjecati na to da softver za 3D modeliranje odgovara istoj točki. Za isti objekt, podudaranje triju boja može uzrokovati pogrešku zbog "duginih linija". Kada se ova pogreška akumulira dovoljno velika, to će uzrokovati "slojevitost".

1.4 Kako ukloniti kromatsku aberaciju

Korištenje različitog indeksa loma i različite disperzije staklene kombinacije može eliminirati kromatsku aberaciju. Na primjer, koristite staklo s niskim indeksom loma i niskom disperzijom kao konveksne leće, a staklo s visokim indeksom loma i visokom disperzijom kao konkavne leće.

Takva kombinirana leća ima kraću žarišnu duljinu na srednjoj valnoj duljini i veću žarišnu duljinu na dugim i kratkim valnim zrakama. Podešavanjem sferne zakrivljenosti leće, žarišne duljine plave i crvene svjetlosti mogu biti potpuno jednake, što u osnovi eliminira kromatsku aberaciju.

Sekundarni spektar

No, kromatska aberacija se ne može potpuno eliminirati. Nakon uporabe kombinirane leće, preostala kromatska aberacija naziva se "sekundarni spektar". Što je žarišna duljina objektiva veća, to je više preostalih kromatskih aberacija. Stoga se kod snimanja iz zraka koji zahtijevaju visokoprecizna mjerenja, sekundarni spektar ne može zanemariti.

U teoriji, ako se svjetlosni pojas može podijeliti na plavo-zelene i zeleno-crvene intervale, te se na ta dva intervala primjenjuju akromatske tehnike, sekundarni spektar se može u osnovi eliminirati. Međutim, proračunom je dokazano da ako je akromatsko za zeleno i crveno svjetlo, kromatska aberacija plave svjetlosti postaje velika; ako je akromatsko za plavo i zeleno svjetlo, kromatska aberacija crvenog svjetla postaje velika. Čini se da je ovo težak problem i da nema odgovora, tvrdoglavi sekundarni spektar se ne može potpuno eliminirati.

Apokromatski（APO）tech

Srećom, teorijski izračuni pronašli su način za APO, a to je pronalaženje posebnog materijala optičkih leća čija je relativna disperzija plave svjetlosti prema crvenom svjetlu vrlo niska, a disperzija plavog prema zelenom svjetlu vrlo visoka.

Fluorit je tako poseban materijal, njegova disperzija je vrlo niska, a dio relativne disperzije je blizak mnogim optičkim staklima. Fluorit ima relativno nizak indeks loma, slabo je topiv u vodi, slabo se obrađuje i kemijske stabilnosti, ali zbog svojih izvrsnih akromatskih svojstava postaje dragocjen optički materijal.

Postoji vrlo malo čistog fluorita koji se može koristiti za optičke materijale u prirodi, zajedno s njihovom visokom cijenom i poteškoćama u obradi, fluoritne leće postale su sinonim za vrhunske leće. Razni proizvođači leća nisu štedjeli truda da pronađu zamjene za fluorit. Fluor-kruna staklo je jedno od njih, a AD staklo, ED staklo i UD staklo su takve zamjene.

Rainpoo kosi fotoaparati koriste ED staklo iznimno niske disperzije kao objektiv kamere kako bi aberacije i izobličenja bile vrlo male. Ne samo da se smanjuje vjerojatnost raslojavanja, već je uvelike poboljšan učinak 3D modela, čime se značajno poboljšava učinak kutova zgrade i fasade.

2、Izobličenje

2.1 Što je izobličenje

Izobličenje leće je zapravo opći izraz za izobličenje perspektive, odnosno izobličenje uzrokovano perspektivom. Ova vrsta izobličenja će imati vrlo loš utjecaj na točnost fotogrametrije. Naposljetku, svrha fotogrametrije je reproducirati, a ne pretjerivati, pa je potrebno da fotografije što je više moguće odražavaju istinite informacije o mjerilu o značajkama tla.

Ali budući da je to inherentna karakteristika leće (konveksna leća konvergira svjetlost, a konkavna leća divergira svjetlost), odnos izražen u optičkom dizajnu je: tangentni uvjet za eliminaciju izobličenja i sinusni uvjet za uklanjanje koma dijafragme ne mogu biti zadovoljeni na u isto vrijeme, pa izobličenje i optička kromatska aberacija Isto se ne može potpuno eliminirati, samo poboljšati.

Na gornjoj slici postoji proporcionalni odnos između visine slike i visine objekta, a omjer između njih je povećanje.

U idealnom slikovnom sustavu, udaljenost između ravnine objekta i leće je fiksna, a povećanje je određena vrijednost, tako da postoji samo proporcionalan odnos između slike i objekta, bez izobličenja.

Međutim, u stvarnom slikovnom sustavu, budući da sferna aberacija glavne zrake varira s povećanjem kuta polja, povećanje više nije konstanta na ravnini slike para konjugiranih objekata, odnosno povećanje u središte slike i povećanje ruba su nedosljedni, slika gubi sličnost s objektom. Ovaj nedostatak koji deformira sliku naziva se izobličenje.

2.2 Kako izobličenje utječe na točnost

Prvo, pogreška AT (Aerial Triangulation) će utjecati na pogrešku gustog oblaka točaka, a time i na relativnu pogrešku 3D modela. Stoga je srednji kvadrat (RMS of Reprojection Error) jedan od važnih pokazatelja koji objektivno odražavaju konačnu točnost modeliranja. Provjerom RMS vrijednosti može se jednostavno procijeniti točnost 3D modela. Što je manja RMS vrijednost, to je veća točnost modela.

2.3 Koji su čimbenici koji utječu na izobličenje leće

žarišna duljina
Općenito, što je veća žarišna duljina objektiva s fiksnim fokusom, to je manje izobličenje; što je žarišna duljina kraća, to je izobličenje veće. Iako je izobličenje objektiva ultra duge žarišne duljine (teleobjektiv) već vrlo malo, zapravo, kako bi se uzela u obzir visina leta i drugi parametri, žarišna duljina leće kamere za snimanje iz zraka ne može se tako dugo.Na primjer, sljedeća slika je Sony 400 mm tele objektiv. Možete vidjeti da je izobličenje leće vrlo malo, gotovo kontrolirano unutar 0,5%. Ali problem je što ako koristite ovaj objektiv za prikupljanje fotografija u rezoluciji od 1cm, a visina leta je već 820m. pustiti dron da leti na ovoj visini je potpuno nerealno.

Obrada leća

Obrada leća je najsloženiji i najprecizniji korak u procesu proizvodnje leća, koji uključuje najmanje 8 procesa. Pred-proces uključuje nitratni materijal-bačvu preklapanje-pijesak-visi-brušenje, a naknadni proces uzima jezgro-premaz-prianjanje-tintu. Točnost obrade i okruženje obrade izravno određuju konačnu točnost optičkih leća.

Niska točnost obrade ima poguban učinak na izobličenje slike, što izravno dovodi do neravnomjernog izobličenja leće, koje se ne može parametrirati niti ispraviti, što će ozbiljno utjecati na točnost 3D modela.

Instalacija objektiva

Slika 1 prikazuje nagib leće tijekom postupka postavljanja leće;

Slika 2 pokazuje da leća nije koncentrična tijekom postupka postavljanja leće;

Slika 3 prikazuje ispravnu instalaciju.

U gornja tri slučaja, metode ugradnje u prva dva slučaja su sve "pogrešne" montaže, što će uništiti ispravljenu strukturu, što će rezultirati raznim problemima poput zamućenja, neravnog zaslona i disperzije. Stoga je i dalje potrebna stroga precizna kontrola tijekom obrade i montaže.

Proces sastavljanja objektiva

Proces sastavljanja leće odnosi se na proces cjelokupnog modula leće i slikovnog senzora. Parametri kao što su položaj glavne točke orijentacijskog elementa i tangencijalno izobličenje u parametrima kalibracije kamere opisuju probleme uzrokovane pogreškom pri montaži.

Općenito govoreći, mali raspon pogrešaka pri montaži može se tolerirati (naravno, što je veća točnost montaže, to bolje). Sve dok su parametri kalibracije točni, izobličenje slike može se točnije izračunati, a zatim se izobličenje slike može ukloniti. Vibracije također mogu uzrokovati lagano pomicanje leće i promjenu parametara izobličenja leće. Zbog toga je tradicionalnu kameru za snimanje iz zraka potrebno popraviti i ponovno kalibrirati nakon određenog vremenskog razdoblja.

2.3 Rainpooov kosi objektiv kamere

Dvostruko Gauβ struktura

Kosa fotografija ima mnogo zahtjeva za objektivom, da bude male veličine, male težine, malo izobličenja slike i kromatske aberacije, visoke reprodukcije boja i visoke rezolucije. Prilikom dizajniranja strukture leće, Rainpoo leća koristi dvostruku Gauβ strukturu, kao što je prikazano na slici:
Struktura je podijeljena na prednji dio leće, dijafragmu i stražnji dio leće. Prednji i stražnji dio može se činiti "simetričnim" u odnosu na dijafragmu. Takva struktura omogućuje da se neke kromatske aberacije nastale sprijeda i straga međusobno poništavaju, tako da ima velike prednosti u kalibraciji i kontroli veličine leće u kasnoj fazi.

Asferično ogledalo

Za kosi fotoaparat integriran s pet leća, ako se svaka leća udvostruči, kamera će težiti pet puta; ako se svaki objektiv udvostruči, tada će se kosi fotoaparat barem udvostručiti. Stoga se prilikom projektiranja, kako bi se postigla visoka razina kvalitete slike, a da aberacija i volumen budu što manji, moraju koristiti asferične leće.

Asferične leće mogu ponovno fokusirati svjetlost raspršenu kroz sferičnu površinu natrag u fokus, ne samo da mogu postići veću razlučivost, povećati stupanj reprodukcije boja, već također mogu dovršiti korekciju aberacije s malim brojem leća, smanjiti broj leća za izradu kamera lakša i manja.

Korekcija izobličenja tech

Pogreška u procesu sastavljanja će uzrokovati povećanje tangencijalnog izobličenja leće. Smanjenje ove greške pri montaži je proces ispravljanja izobličenja. Sljedeća slika prikazuje shematski dijagram tangencijalnog izobličenja leće. Općenito, pomak izobličenja je simetričan u odnosu na donji lijevi——gornji desni kut, što ukazuje da leća ima kut rotacije okomit na smjer, što je uzrokovano pogreškama pri montaži.

Stoga, kako bi osigurao visoku točnost i kvalitetu slike, Rainpoo je napravio niz strogih provjera dizajna, obrade i montaže:

U ranoj fazi projektiranja, kako bi se osigurala koaksijalnost montaže leće, koliko god je to moguće kako bi se osiguralo da se sve ravnine ugradnje leće obrađuju jednim stezanjem;

② Korištenje uvezenih alata za tokarenje od legure na visoko preciznim tokarilicama kako bi se osiguralo da točnost obrade dosegne razinu IT6, posebno kako bi se osiguralo da je tolerancija koaksijalnosti 0,01 mm;

③Svaka leća je opremljena skupom visokopreciznih mjerača čepa od volframovog čelika na unutarnjoj kružnoj površini (svaka veličina sadrži najmanje 3 različita tolerancijska standarda), svaki dio se strogo provjerava, a tolerancije položaja kao što su paralelizam i okomitost detektiraju se pomoću trokoordinatni mjerni instrument;

④Nakon što se svaki objektiv proizvede, mora se pregledati, uključujući rezoluciju projekcije i testove grafikona, te različite pokazatelje kao što su razlučivost i reprodukcija boja leće.