Kaip chromatinė aberacija ir iškraipymai veikia vaizdą

1.chromatinė aberacija

1.1 Kas yra chromatinė aberacija

Chromatinę aberaciją sukelia medžiagos pralaidumo skirtumas. Natūrali šviesa susideda iš matomos šviesos srities, kurios bangos ilgių diapazonas yra nuo 390 iki 770 nm, o likusi dalis yra spektras, kurio žmogaus akis nemato. Kadangi medžiagos turi skirtingus lūžio rodiklius skirtingiems spalvotos šviesos bangos ilgiams, kiekviena spalvota šviesa turi skirtingą vaizdo padėtį ir padidinimą, o tai lemia padėties chromatizmą.

1.2 Kaip chromatinė aberacija veikia vaizdo kokybę

(1) Dėl skirtingo bangos ilgio ir skirtingų šviesos spalvų lūžio rodiklio objekto taškas negali būti gerai sufokusuotas į VIENĄ tobulą vaizdo tašką, todėl nuotrauka bus neryški.

(2) Be to, dėl skirtingo skirtingų spalvų padidinimo vaizdo taškų kraštuose bus „vaivorykštės linijų“.

1.3 Kaip chromatinė aberacija veikia 3D modelį

Kai vaizdo taškai turi „vaivorykštės linijas“, tai turės įtakos 3D modeliavimo programinei įrangai, kad ji atitiktų tą patį tašką. Tam pačiam objektui trijų spalvų derinimas gali sukelti klaidą dėl „vaivorykštės linijų“. Kai ši klaida susikaupia pakankamai didelė, ji sukels „sluoksniavimąsi“.

1.4 Kaip pašalinti chromatinę aberaciją

Skirtingo lūžio rodiklio ir skirtingos stiklo derinio dispersijos naudojimas gali pašalinti chromatinę aberaciją. Pavyzdžiui, naudokite mažo lūžio rodiklio ir mažos dispersijos stiklą kaip išgaubtus lęšius, o didelio lūžio rodiklio ir didelės dispersijos stiklą – kaip įgaubtus lęšius.

Toks kombinuotas objektyvas turi trumpesnį židinio nuotolį ties vidutiniu bangos ilgiu ir ilgesnį židinio nuotolį ties ilgosios ir trumposios bangos spinduliais. Reguliuojant objektyvo sferinį kreivumą, mėlynos ir raudonos šviesos židinio nuotoliai gali būti visiškai vienodi, o tai iš esmės pašalina chromatinę aberaciją.

Antrinis spektras

Tačiau chromatinės aberacijos visiškai pašalinti negalima. Panaudojus kombinuotą objektyvą, likusi chromatinė aberacija vadinama „antriniu spektru“. Kuo ilgesnis objektyvo židinio nuotolis, tuo daugiau lieka chromatinės aberacijos. Todėl atliekant tyrimus iš oro, kuriems reikalingi labai tikslūs matavimai, antrinio spektro negalima ignoruoti.

Teoriškai, jei šviesos juostą galima suskirstyti į mėlynai žalią ir žaliai raudoną intervalus ir šiems dviem intervalams taikyti achromatinę techniką, antrinis spektras iš esmės gali būti pašalintas. Tačiau skaičiavimais įrodyta, kad jei žaliai ir raudonai šviesai achromatinė, mėlynos šviesos chromatinė aberacija tampa didelė; jei achromatinė mėlynai šviesai ir žaliai šviesai, raudonos šviesos chromatinė aberacija tampa didelė. Atrodo, kad tai sudėtinga problema ir neturiu atsakymo, užsispyrusio antrinio spektro negalima visiškai pašalinti.

Apochromatinė（APO）tech

Laimei, teoriniais skaičiavimais buvo rastas APO būdas, ty rasti specialią optinio lęšio medžiagą, kurios santykinė mėlynos šviesos ir raudonos šviesos sklaida yra labai maža, o mėlynos šviesos ir žalios šviesos sklaida yra labai didelė.

Fluoritas yra tokia ypatinga medžiaga, jo dispersija labai maža, o dalis santykinės dispersijos artima daugeliui optinių stiklų. Fluoritas turi santykinai mažą lūžio rodiklį, mažai tirpsta vandenyje, turi prastą apdorojimą ir cheminį stabilumą, tačiau dėl puikių achromatinių savybių jis tampa vertinga optine medžiaga.

Gamtoje yra labai mažai gryno tūrinio fluorito, kuris gali būti naudojamas optinėms medžiagoms, kartu su jų aukšta kaina ir sudėtingu apdorojimu, todėl fluorito lęšiai tapo aukščiausios klasės lęšių sinonimu. Įvairūs lęšių gamintojai negailėjo pastangų ieškodami fluorito pakaitalų. Vienas iš jų yra fluoro vainiko stiklas, o AD stiklas, ED stiklas ir UD stiklas yra tokie pakaitalai.

Rainpoo įstrižuose fotoaparatuose kaip fotoaparato objektyvas naudojamas itin mažos dispersijos ED stiklas, kad aberacija ir iškraipymai būtų labai maži. Sumažina ne tik stratifikacijos tikimybę, bet ir labai patobulintas 3D modelio efektas, kuris žymiai pagerina pastato kampų ir fasado efektą.

2, iškraipymas

2.1 Kas yra iškraipymas

Objektyvo iškraipymas iš tikrųjų yra bendras terminas, apibūdinantis perspektyvos iškraipymą, ty iškraipymą, kurį sukelia perspektyva. Toks iškraipymas labai blogai paveiks fotogrametrijos tikslumą. Juk fotogrametrijos tikslas yra atgaminti, o ne perdėti, todėl reikalaujama, kad nuotraukos kuo labiau atspindėtų tikrąją žemės ypatybių mastelio informaciją.

Tačiau kadangi tai yra būdinga lęšio charakteristika (išgaubtas lęšis suartina šviesą, o įgaubtas lęšis išsklaido šviesą), optinėje konstrukcijoje išreikštas ryšys yra toks: liestinės sąlygos pašalinti iškraipymus ir sinusinės sąlygos diafragmos komai pašalinti negalima. tuo pačiu metu, todėl iškraipymas ir optinė chromatinė aberacija To paties negalima visiškai pašalinti, tik patobulinti.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje yra proporcingas ryšys tarp vaizdo aukščio ir objekto aukščio, o santykis tarp šių dviejų yra padidinimas.

Idealioje vaizdo gavimo sistemoje atstumas tarp objekto plokštumos ir objektyvo yra fiksuotas, o padidinimas yra tam tikra vertė, todėl yra tik proporcingas ryšys tarp vaizdo ir objekto, iškraipymo nėra.

Tačiau tikrojoje vaizdo gavimo sistemoje, kadangi pagrindinio spindulio sferinė aberacija kinta didėjant lauko kampui, padidinimas nebėra konjuguotų objektų poros vaizdo plokštumos pastovus, ty didinimas vaizdo centras ir krašto padidinimas yra nesuderinami, vaizdas praranda panašumą į objektą. Šis defektas, deformuojantis vaizdą, vadinamas iškraipymu.

2.2 Kaip iškraipymas veikia tikslumą

Pirma, AT (Aerial Triangulation) klaida turės įtakos tankaus taško debesies paklaidai, taigi ir santykinei 3D modelio paklaidai. Todėl vidutinis kvadratas (RMS of Reprojection Error) yra vienas iš svarbių rodiklių, objektyviai atspindinčių galutinį modeliavimo tikslumą. Patikrinus RMS reikšmę, galima paprasčiausiai įvertinti 3D modelio tikslumą. Kuo mažesnė RMS reikšmė, tuo didesnis modelio tikslumas.

2.3 Kokie veiksniai turi įtakos objektyvo iškraipymui

židinio nuotolis
Apskritai, kuo ilgesnis fiksuoto židinio objektyvo židinio nuotolis, tuo mažesnis iškraipymas; kuo trumpesnis židinio nuotolis, tuo didesnis iškraipymas. Nors itin ilgo židinio nuotolio objektyvo (teleobjektyvo) iškraipymas ir taip yra labai mažas, iš tiesų, siekiant atsižvelgti į skrydžio aukštį ir kitus parametrus, aeronautikos kameros objektyvo židinio nuotolis negali būti kad ilgai.Pavyzdžiui, toliau pateiktame paveikslėlyje yra Sony 400 mm teleobjektyvas. Matote, kad objektyvo iškraipymas yra labai mažas, beveik kontroliuojamas 0,5%. Bet bėda ta, kad jei naudoji šį objektyvą renkant nuotraukas 1cm raiška, o skrydžio aukštis jau yra 820m.leisti dronui skristi tokiame aukštyje yra visiškai nerealu.

Objektyvo apdorojimas

Objektyvo apdorojimas yra sudėtingiausias ir tiksliausias lęšių gamybos proceso etapas, apimantis mažiausiai 8 procesus. Išankstinis procesas apima nitratinę medžiagą – statinės lankstymą – smėlio pakabinimą – šlifavimą, o vėlesnį – šerdies dengimą, sukibimą – dažų padengimą. Apdorojimo tikslumas ir apdorojimo aplinka tiesiogiai lemia galutinį optinių lęšių tikslumą.

Mažas apdorojimo tikslumas turi mirtiną poveikį vaizdo iškraipymui, dėl kurio tiesiogiai atsiranda netolygus objektyvo iškraipymas, kurio negalima nustatyti ar pakoreguoti, o tai labai paveiks 3D modelio tikslumą.

Objektyvo montavimas

1 paveiksle parodytas objektyvo pakreipimas objektyvo montavimo proceso metu;

2 paveiksle parodyta, kad lęšis nėra koncentrinis lęšio montavimo proceso metu;

3 paveiksle parodytas teisingas įrengimas.

Pirmiau nurodytais trimis atvejais pirmaisiais dviem atvejais diegimo metodai yra „neteisingas“ surinkimas, dėl kurio bus sunaikinta pataisyta struktūra, todėl atsiras įvairių problemų, tokių kaip neryškus, netolygus ekranas ir sklaida. Todėl apdorojimo ir surinkimo metu vis dar reikalinga griežta tikslumo kontrolė.

Objektyvo surinkimo procesas

Objektyvo surinkimo procesas reiškia viso objektyvo modulio ir vaizdo jutiklio procesą. Tokie parametrai kaip orientacinio elemento pagrindinio taško padėtis ir tangentinis iškraipymas kameros kalibravimo parametruose apibūdina problemas, kurias sukelia surinkimo klaida.

Paprastai tariant, gali būti toleruojamos nedidelės surinkimo klaidų (žinoma, kuo didesnis surinkimo tikslumas, tuo geriau). Kol kalibravimo parametrai tikslūs, vaizdo iškraipymą galima apskaičiuoti tiksliau, o tada vaizdo iškraipymą pašalinti. Dėl vibracijos taip pat gali šiek tiek pasislinkti objektyvas ir pasikeisti objektyvo iškraipymo parametrai. Štai kodėl tradicinę oro tyrimo kamerą reikia pritvirtinti ir po tam tikro laiko iš naujo sukalibruoti.

2.3 Rainpoo įstrižas fotoaparato objektyvas

Dvigubas Gauβ struktūra

Įstrižoje fotografijoje objektyvui keliami daug reikalavimų – būti mažo dydžio, lengvo svorio, mažo vaizdo iškraipymo ir chromatinės aberacijos, didelio spalvų atkūrimo ir didelės skiriamosios gebos. Kuriant objektyvo struktūrą, Rainpoo objektyvas naudoja dvigubą Gauβ struktūrą, kaip parodyta paveikslėlyje:
Konstrukcija yra padalinta į objektyvo priekį, diafragmą ir galinę objektyvo dalį. Priekyje ir gale gali atrodyti, kad jie yra „simetriški“ diafragmos atžvilgiu. Tokia struktūra leidžia kai kurioms chromatinėms aberacijoms, susidarančioms priekyje ir gale, panaikinti viena kitą, todėl ji turi didelių pranašumų kalibruojant ir valdant objektyvo dydį vėlyvoje stadijoje.

Asferinis veidrodis

Įstrižai kamerai, integruotai su penkiais objektyvais, jei kiekvienas objektyvas padvigubės, fotoaparatas svers penkis kartus; jei kiekvienas objektyvas padvigubės, tada įstrižinė kamera padidės bent dvigubai. Todėl kuriant dizainą, norint gauti aukštą vaizdo kokybės lygį ir užtikrinti, kad aberacija ir garsumas būtų kuo mažesni, reikia naudoti asferinius lęšius.

Asferiniai lęšiai gali iš naujo sufokusuoti šviesą, išsklaidytą per sferinį paviršių, ne tik gauti didesnę skiriamąją gebą, padidinti spalvų atkūrimo laipsnį, bet ir atlikti aberacijos korekciją su nedideliu lęšių skaičiumi, sumažinti lęšių skaičių. fotoaparatas lengvesnis ir mažesnis.

Iškraipymo korekcija tech

Dėl surinkimo proceso klaidos padidės objektyvo tangentinis iškraipymas. Šios surinkimo klaidos sumažinimas yra iškraipymo taisymo procesas. Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta lęšio tangentinio iškraipymo schema. Apskritai, iškraipymo poslinkis yra simetriškas apatinio kairiojo - viršutinio dešiniojo kampo atžvilgiu, o tai rodo, kad objektyvo sukimosi kampas yra statmenas krypčiai, kurį sukelia surinkimo klaidos.

Todėl, siekdama užtikrinti aukštą vaizdo tikslumą ir kokybę, „Rainpoo“ atliko daugybę griežtų projektavimo, apdorojimo ir surinkimo patikrų:

Ankstyvajame projektavimo etape, siekiant užtikrinti objektyvo surinkimo koaksialumą, kiek įmanoma užtikrinti, kad visos objektyvo montavimo plokštumos būtų apdorojamos vienu užspaudimu;

②Naudojant importuotus lydinio tekinimo įrankius didelio tikslumo tekinimo staklėse, siekiant užtikrinti, kad apdirbimo tikslumas pasiektų IT6 lygį, ypač siekiant užtikrinti, kad koaksialumo tolerancija būtų 0,01 mm;

③Kiekvienas objektyvas turi didelio tikslumo volframo plieninių kaiščių matuoklių rinkinį ant vidinio apskrito paviršiaus (kiekvienas dydis turi mažiausiai 3 skirtingus leistinų nuokrypių standartus), kiekviena dalis yra griežtai tikrinama, o padėties leistinus nuokrypius, tokius kaip lygiagretumas ir statmenumas, nustato trijų koordinačių matavimo prietaisas;

④Pagaminus kiekvieną objektyvą, jis turi būti patikrintas, įskaitant projekcijos skiriamąją gebą ir diagramos testus bei įvairius indikatorius, tokius kaip objektyvo skiriamoji geba ir spalvų atkūrimas.