Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

WHY RAINPOO

Як хроматичні аберації та спотворення впливають на зображення

1.хроматична аберація

1.1 Що таке хроматична аберація

Хроматичні аберації спричинені різницею в пропусканні матеріалу. Природне світло складається з області видимого світла з діапазоном довжин хвиль від 390 до 770 нм, а решта - це спектр, який людське око не бачить. Оскільки матеріали мають різні показники заломлення для різних довжин хвиль кольорового світла, кожне кольорове світло має різне положення зображення та збільшення, що призводить до хроматизму положення.

1.2 Як хроматична аберація впливає на якість зображення

(1) Через різну довжину хвилі та показник заломлення різних кольорів світла, об’єкт-точка не може бути добре сфокусована в ОДНУ ідеальну точку зображення, тому фотографія буде розмитою.

(2) Крім того, завдяки різному збільшенню різних кольорів, на краю точок зображення будуть "райдужні лінії".

1.3 Як хроматична аберація впливає на 3D-модель

Коли точки зображення мають “райдужні лінії”, це вплине на програмне забезпечення для 3D-моделювання, щоб відповідати цій же точці. Для одного і того ж об’єкту збіг трьох кольорів може спричинити помилку через „райдужні лінії”. Коли ця помилка накопичується досить великою, це призведе до «розшарування».

1.4 Як усунути хроматичну аберацію

Використання різних показників заломлення та різної дисперсії поєднання скла може усунути хроматичну аберацію. Наприклад, використовуйте низький показник заломлення та низькодисперсійне скло як опуклі лінзи, а високий показник заломлення та високодисперсійне скло - як увігнуті лінзи.

Така комбінована лінза має меншу фокусну відстань на середній довжині хвилі та більшу фокусну відстань на довгих і коротких хвильових променях. Регулюючи сферичну кривизну лінзи, фокусні відстані синього та червоного світла можуть бути точно однаковими, що в основному усуває хроматичну аберацію.

Вторинний спектр

Але хроматичну аберацію неможливо повністю усунути. Після використання комбінованої лінзи залишилася хроматична аберація називається "вторинним спектром". Чим більше фокусна відстань лінзи, тим більше залишається хроматичної аберації. Тому для аерофотозйомки, яка вимагає високоточних вимірювань, вторинний спектр не можна ігнорувати.

Теоретично, якщо світлову смугу можна розділити на синьо-зелений та зелено-червоний інтервали, а до цих двох інтервалів застосувати ахроматичні методи, вторинний спектр можна в основному усунути. Однак розрахунками було доведено, що якщо ахроматично для зеленого і червоного світла, хроматична аберація синього світла стає великою; якщо ахроматично для синього та зеленого світла, хроматична аберація червоного світла стає великою. Здається, що це складна проблема, і на неї немає відповіді, впертий вторинний спектр не може бути повністю усунутий.

АпохроматичнийAPOтех

На щастя, теоретичні розрахунки знайшли спосіб для АРО, який полягає у пошуку спеціального матеріалу оптичних лінз, відносна дисперсія якого синє світло на червоне світло дуже низька, а синє світло на зелене світло дуже велике.

Флюорит - це такий особливий матеріал, його дисперсія дуже мала, а частина відносної дисперсії близька до багатьох оптичних стекол. Флуорит має відносно низький показник заломлення, слабо розчинний у воді, має низьку технологічну здатність і хімічну стабільність, але завдяки своїм чудовим ахроматичним властивостям він стає цінним оптичним матеріалом.

Існує дуже мало чистого флюориту, який можна використовувати для оптичних матеріалів у природі, в поєднанні з їх високою ціною та складністю в обробці, флюоритові лінзи стали синонімами лінз високого класу. Різні виробники лінз не шкодують зусиль, щоб знайти замінники флюориту. Фтор-коронкове скло є одним із них, і AD-скло, ED-скло та UD-скло є такими замінниками.

Косі камери Rainpoo використовують надзвичайно низьку дисперсію ED-скло як об'єктив камери, щоб зробити аберацію та спотворення дуже малими. Не тільки зменшується ймовірність розшарування, але і ефект 3D-моделі значно покращений, що значно покращує ефект кутів будівлі та фасаду.

2, спотворення

2.1 Що таке спотворення

Спотворення лінзи насправді є загальним терміном для спотворення перспективи, тобто спотворення, спричиненого перспективою. Цей вид спотворень дуже погано вплине на точність фотограмметрії. Зрештою, мета фотограмметрії - відтворювати, а не перебільшувати, тому потрібно, щоб фотографії якомога більше відображали справжню інформацію про масштаб наземних особливостей.

Але оскільки це властива кришталику характеристика (опукла лінза сходиться до світла, а увігнута лінза розбігається до світла), співвідношення, виражене в оптичному дизайні, є: дотична умова для усунення спотворень і синусоїдальна умова для усунення коми діафрагми не в той же час, тому спотворення та оптична хроматична аберація Те саме неможливо усунути повністю, лише поліпшити.

На малюнку вище пропорційний зв’язок між висотою зображення та висотою об’єкта, а співвідношення між ними - це збільшення.

В ідеальній системі зображення відстань між площиною об’єкта та лінзою залишається фіксованою, а збільшення - це певне значення, тому між зображенням та об’єктом існує лише пропорційне співвідношення, взагалі відсутні спотворення.

Однак у реальній системі зображення, оскільки сферична аберація головного променя змінюється із збільшенням кута поля, збільшення вже не є константою на площині зображення пари спряжених об'єктів, тобто збільшення в центр зображення та збільшення краю суперечливі, зображення втрачає схожість з об’єктом. Цей дефект, який деформує зображення, називається спотворенням.

2.2 Як спотворення впливає на точність

По-перше, помилка AT (повітряна тріангуляція) вплине на помилку щільної хмари точок, а отже, і на відносну помилку 3D-моделі. Отже, середній квадрат (середньоквадратичне значення помилки репроекції) є одним із важливих показників, що об’єктивно відображає кінцеву точність моделювання. Перевіряючи середньоквадратичне значення, можна просто оцінити точність 3D-моделі. Чим менше середньоквадратичне значення, тим вища точність моделі.

2.3 Які фактори впливають на спотворення кришталика

фокусна відстань
Загалом, чим довша фокусна відстань об'єктива з фіксованим фокусом, тим менші спотворення; чим коротша фокусна відстань, тим більше спотворення. Хоча спотворення надвеликої фокусної відстані (телеоб'єктива) вже дуже мало, насправді для того, щоб врахувати висоту польоту та інші параметри, фокусна відстань об'єктива аерофотознімальної камери не може бути що довго.Наприклад, наступне зображення - телеоб'єктив Sony 400 мм. Ви бачите, що спотворення лінзи дуже мало, майже контролюється в межах 0,5%. Але проблема полягає в тому, що якщо ви використовуєте цей об'єктив для збору фотографій з роздільною здатністю 1 см, а висота польоту вже становить 820 м. Нехай безпілотник літати на цій висоті абсолютно нереально.

Обробка лінзи

Обробка лінзи - це найскладніший і найточніший етап у процесі виробництва лінз, що включає щонайменше 8 процесів. Попередній процес включає нітратний матеріал-ствол, що складається, пісок, що висить-подрібнює, а післяпроцес займає покриття серцевини-адгезії-чорнила. Точність обробки та середовище обробки безпосередньо визначають кінцеву точність оптичних лінз.

Низька точність обробки фатально впливає на спотворення зображення, що безпосередньо призводить до нерівномірного спотворення лінзи, яке неможливо параметризувати або виправити, що серйозно вплине на точність 3D-моделі.

Встановлення об'єктива

На малюнку 1 показано нахил лінзи в процесі встановлення лінзи;

На малюнку 2 показано, що лінза не є концентричною в процесі встановлення лінзи;

На малюнку 3 показано правильну установку.

У вищезазначених трьох випадках методи встановлення у перших двох випадках - це «неправильний» монтаж, що призведе до руйнування виправленої конструкції, що призведе до різних проблем, таких як розмитість, нерівномірність екрану та розсіювання. Тому суворий контроль точності все ще необхідний під час обробки та складання.

Процес складання лінзи

Процес складання лінзи відноситься до процесу загального модуля лінзи та датчика зображення. Такі параметри, як положення основної точки елемента орієнтації та тангенціальне спотворення в параметрах калібрування камери, описують проблеми, спричинені помилкою складання.

Взагалі кажучи, можна допустити невеликий діапазон помилок складання (звичайно, чим вища точність складання, тим краще). Поки параметри калібрування є точними, спотворення зображення можна обчислити точніше, а потім спотворення зображення можна видалити. Вібрація також може змусити лінзу злегка рухатись і спричиняти зміну параметрів спотворення об’єктива. Ось чому традиційну аерофотознімальну камеру потрібно зафіксувати та повторно відкалібрувати через певний проміжок часу.

2.3 Косий об’єктив камери Rainpoo

Подвійний Gauβ структура

 Коса фотографія має багато вимог до об'єктива, щоб він мав невеликі розміри, малу вагу, мале спотворення зображення та хроматичну аберацію, високий рівень відтворення кольорів та високу роздільну здатність. При проектуванні конструкції лінзи лінза Rainpoo використовує подвійну структуру Гауβ, як показано на малюнку:
Структура розділена на передню частину лінзи, діафрагму та задню частину лінзи. Передня і задня сторони можуть виглядати «симетрично» щодо діафрагми. Така структура дозволяє деяким хроматичним абераціям, що утворюються спереду та ззаду, виключати одна одну, тому вона має великі переваги в калібруванні та контролі розміру лінзи на пізній стадії.

Асферичне дзеркало

Для косої камери, інтегрованої з п’ятьма лінзами, якщо кожен об’єктив подвоїться у вазі, камера буде важити п’ять разів; якщо кожна лінза подвоїться в довжину, то коса камера принаймні збільшиться вдвічі. Тому під час проектування, щоб отримати високий рівень якості зображення, забезпечуючи якнайменше аберацію та об’єм, слід використовувати асферичні лінзи.

Асферичні лінзи можуть перефокусувати світло, що розсіюється через сферичну поверхню, назад до фокусу, не тільки можуть отримати більш високу роздільну здатність, зробити ступінь відтворення кольорів високим, але також можуть виконати корекцію аберації за допомогою невеликої кількості лінз, зменшити кількість лінз, щоб зробити камера легша і менша.

Корекція спотворень тех

Помилка в процесі складання призведе до збільшення тангенціальних спотворень лінзи. Зменшення цієї помилки складання - це процес виправлення спотворень. На наступному малюнку представлена ​​принципова схема тангенціального спотворення лінзи. Загалом, зміщення спотворення симетричне відносно нижнього лівого - верхнього правого кута, що вказує на те, що лінза має кут повороту, перпендикулярний напрямку, що спричинено помилками складання.

Тому, щоб забезпечити високу точність та якість зображення, Rainpoo здійснив низку суворих перевірок проектування, обробки та складання:

На ранній стадії проектування, щоб забезпечити коаксіальність складання лінзи, наскільки це можливо, щоб забезпечити обробку всіх площин установки лінз одним затисканням;

②Використання імпортних інструментів для токарного сплаву на високоточних токарних верстатах для забезпечення точності обробки до рівня IT6, особливо для забезпечення допуску на співвісність 0,01 мм;

AchКожна лінза оснащена набором високоточних вольфрамових сталевих датчиків на внутрішній круговій поверхні (кожен розмір містить щонайменше 3 різні стандарти допуску), кожна деталь суворо перевіряється, а допуски на положення, такі як паралельність та перпендикулярність, визначаються трикоординатний вимірювальний прилад;

FterПісля виготовлення кожної лінзи її слід перевіряти, включаючи проекційну роздільну здатність та тести діаграм, а також різні показники, такі як роздільна здатність та кольорове відтворення лінзи.

Середньоквадратичне значення лінз Rainpoo tec