Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

WHY RAINPOO

Jak aberracja chromatyczna i zniekształcenia wpływają na pliki ima

1. aberracja chromatyczna

1.1 Czym jest aberracja chromatyczna

Aberracja chromatyczna jest spowodowana różnicą w przepuszczalności materiału. Światło naturalne składa się z obszaru światła widzialnego o długości fali w zakresie od 390 do 770 nm, a reszta to widmo, którego ludzkie oko nie widzi. Ponieważ materiały mają różne współczynniki załamania światła dla różnych długości fal kolorowego światła, każde kolorowe światło ma inną pozycję obrazowania i powiększenie, co skutkuje chromatyzmem pozycji.

1.2 Jak aberracja chromatyczna wpływa na jakość obrazu

(1) Ze względu na różne długości fal i współczynnik załamania światła różnych kolorów, punkt obiektu nie może być dobrze zogniskowany w JEDNYM idealnym punkcie obrazu, więc zdjęcie będzie rozmyte.

(2) Ponadto, ze względu na różne powiększenia różnych kolorów, na krawędziach punktów obrazu pojawią się „tęczowe linie”.

1.3 Jak aberracja chromatyczna wpływa na model 3D

Kiedy punkty obrazu mają „tęczowe linie”, będzie to wpływać na oprogramowanie do modelowania 3D, aby dopasować ten sam punkt. W przypadku tego samego obiektu dopasowanie trzech kolorów może spowodować błąd z powodu „tęczowych linii”. Kiedy ten błąd narasta wystarczająco duży, spowoduje „rozwarstwienie”.

1.4 Jak wyeliminować aberrację chromatyczną

Zastosowanie różnych współczynników załamania światła i różnej dyspersji kombinacji szkła może wyeliminować aberrację chromatyczną. Na przykład, użyj szkła o niskim współczynniku załamania i niskiej dyspersji jako soczewek wypukłych, a szkła o wysokim współczynniku załamania i wysokiej dyspersji jako soczewek wklęsłych.

Taka kombinowana soczewka ma krótszą ogniskową przy średniej długości fali i dłuższą ogniskową przy długich i krótkich falach. Dostosowując sferyczną krzywiznę soczewki, ogniskowe światła niebieskiego i czerwonego mogą być dokładnie równe, co w zasadzie eliminuje aberrację chromatyczną.

Widmo wtórne

Ale aberracji chromatycznej nie da się całkowicie wyeliminować. Po zastosowaniu soczewki kombinowanej pozostała aberracja chromatyczna nazywana jest „widmem wtórnym”. Im dłuższa ogniskowa obiektywu, tym większa pozostała aberracja chromatyczna. Dlatego w przypadku badań lotniczych, które wymagają bardzo precyzyjnych pomiarów, widma wtórnego nie można zignorować.

W teorii, jeśli pasmo światła można podzielić na przedziały niebiesko-zielone i zielono-czerwone, a do tych dwóch przedziałów stosuje się techniki achromatyczne, można w zasadzie wyeliminować widmo wtórne. Jednak obliczeniami udowodniono, że przy achromatycznej dla światła zielonego i czerwonego aberracja chromatyczna światła niebieskiego staje się duża; jeśli jest achromatyczny dla światła niebieskiego i zielonego, aberracja chromatyczna światła czerwonego staje się duża. Wydaje się, że jest to trudny problem i nie ma odpowiedzi, upartego wtórnego spektrum nie da się całkowicie wyeliminować.

ApochromatycznyAPOtech

Na szczęście obliczenia teoretyczne znalazły sposób na APO, którym jest znalezienie specjalnego materiału soczewki optycznej, którego względna dyspersja światła niebieskiego do czerwonego jest bardzo niska, a rozproszenie światła niebieskiego do zielonego jest bardzo duże.

Fluoryt jest takim specjalnym materiałem, jego dyspersja jest bardzo mała, a część względnej dyspersji jest zbliżona do wielu szkieł optycznych. Fluoryt ma stosunkowo niski współczynnik załamania światła, jest słabo rozpuszczalny w wodzie, ma słabą zdolność przetwarzania i stabilność chemiczną, ale ze względu na doskonałe właściwości achromatyczne staje się cennym materiałem optycznym.

Istnieje bardzo niewiele czystego fluorytu luzem, który może być stosowany w naturze w materiałach optycznych, w połączeniu z ich wysoką ceną i trudnością w obróbce soczewki fluorytowe stały się synonimem soczewek z najwyższej półki. Różni producenci soczewek dołożyli wszelkich starań, aby znaleźć zamienniki fluorytu. Szkło z koroną fluorową jest jednym z nich, a szkło AD, szkło ED i szkło UD są takimi substytutami.

Kamery skośne Rainpoo wykorzystują szkło ED o ekstremalnie niskiej dyspersji jako obiektyw aparatu, dzięki czemu aberracja i zniekształcenia są bardzo małe. Nie tylko zmniejsza prawdopodobieństwo rozwarstwienia, ale również efekt modelu 3D został znacznie poprawiony, co znacznie poprawia efekt narożników budynku i elewacji.

2, zniekształcenie

2.1 Co to jest zniekształcenie

Zniekształcenie obiektywu jest w rzeczywistości ogólnym terminem zniekształcenia perspektywy, to znaczy zniekształcenia spowodowanego perspektywą. Ten rodzaj zniekształcenia będzie miał bardzo zły wpływ na dokładność fotogrametrii. W końcu celem fotogrametrii jest odwzorowanie, a nie wyolbrzymianie, dlatego wymagane jest, aby zdjęcia w jak największym stopniu odzwierciedlały informacje o rzeczywistej skali cech terenu.

Ale ponieważ jest to nieodłączna cecha soczewki (soczewka wypukła zbiega światło, a soczewka wklęsła rozprasza światło), zależność wyrażona w konstrukcji optycznej jest następująca: warunek styczny eliminacji zniekształceń i warunek sinusoidalny eliminacji komy przysłony nie mogą być spełnione przy w tym samym czasie, więc zniekształcenia i optyczna aberracja chromatyczna Tego samego nie da się całkowicie wyeliminować, tylko poprawić.

Na powyższym rysunku istnieje proporcjonalna zależność między wysokością obrazu a wysokością obiektu, a stosunek między nimi to powiększenie.

W idealnym systemie obrazowania odległość między płaszczyzną obiektu a soczewką jest stała, a powiększenie ma określoną wartość, więc istnieje tylko proporcjonalna zależność między obrazem a obiektem, bez żadnych zniekształceń.

Jednak w rzeczywistym systemie obrazowania, ponieważ aberracja sferyczna głównego promienia zmienia się wraz ze wzrostem kąta pola, powiększenie nie jest już stałe na płaszczyźnie obrazu pary sprzężonych obiektów, to znaczy powiększenie w środek obrazu i powiększenie krawędzi są niespójne, obraz traci podobieństwo do obiektu. Ta wada, która deformuje obraz, nazywa się zniekształceniem.

2.2 Jak zniekształcenie wpływa na dokładność

Po pierwsze, błąd AT (Aerial Triangulation) wpłynie na błąd gęstej chmury punktów, a tym samym na błąd względny modelu 3D. Dlatego pierwiastek średniokwadratowy (RMS błędu odwzorowania) jest jednym z ważnych wskaźników, które obiektywnie odzwierciedlają ostateczną dokładność modelowania. Sprawdzając wartość RMS, można w prosty sposób ocenić dokładność modelu 3D. Im mniejsza wartość RMS, tym większa dokładność modelu.

2.3 Jakie czynniki wpływają na zniekształcenie obiektywu

długość ogniskowa
Ogólnie rzecz biorąc, im dłuższa ogniskowa obiektywu o stałej ogniskowej, tym mniejsze zniekształcenie; im krótsza ogniskowa, tym większe zniekształcenia. Chociaż zniekształcenie ultra-długiej ogniskowej obiektywu (teleobiektyw) jest już bardzo małe, w rzeczywistości, aby uwzględnić wysokość lotu i inne parametry, ogniskowa obiektywu kamery do pomiarów lotniczych nie może być tak długo.Na przykład poniższe zdjęcie przedstawia teleobiektyw Sony 400 mm. Widać, że zniekształcenie obiektywu jest bardzo małe, prawie kontrolowane w granicach 0,5%. Problem w tym, że jeśli użyjesz tego obiektywu do zbierania zdjęć z rozdzielczością 1cm, a wysokość lotu to już 820m. To pozwolić dronowi latać na tej wysokości jest zupełnie nierealne.

Przetwarzanie soczewki

Obróbka soczewek to najbardziej złożony i najbardziej precyzyjny krok w procesie produkcji soczewek, obejmujący co najmniej 8 procesów. Proces wstępny obejmuje składanie materiału azotanowego, składanie beczki, zawieszanie, szlifowanie, a proces końcowy obejmuje powlekanie rdzenia-powłoka-adhezja-tusz. Dokładność przetwarzania i środowisko przetwarzania bezpośrednio determinują ostateczną dokładność soczewek optycznych.

Niska dokładność przetwarzania ma fatalny wpływ na zniekształcenia obrazu, co bezpośrednio prowadzi do nierównomiernego zniekształcenia obiektywu, którego nie można sparametryzować ani skorygować, co poważnie wpłynie na dokładność modelu 3D.

Instalacja obiektywu

Figura 1 przedstawia nachylenie soczewki podczas procesu instalacji soczewki;

Figura 2 pokazuje, że soczewka nie jest koncentryczna podczas procesu instalacji soczewki;

Rysunek 3 przedstawia prawidłową instalację.

W powyższych trzech przypadkach metody instalacji w pierwszych dwóch przypadkach to wszystkie „niewłaściwe” montaże, które zniszczą poprawioną konstrukcję, powodując różne problemy, takie jak rozmyty, nierówny ekran i rozproszenie. Dlatego podczas obróbki i montażu nadal wymagana jest ścisła kontrola precyzji.

Proces montażu soczewki

Proces montażu obiektywu odnosi się do procesu całego modułu obiektywu i czujnika obrazu. Parametry takie jak położenie głównego punktu elementu orientacji oraz dystorsja styczna w parametrach kalibracji kamery opisują problemy spowodowane błędem montażu.

Ogólnie można tolerować niewielki zakres błędów montażowych (oczywiście im większa dokładność montażu, tym lepiej). Dopóki parametry kalibracji są dokładne, zniekształcenie obrazu można obliczyć dokładniej, a następnie zniekształcenie obrazu można usunąć. Wibracje mogą również powodować lekkie poruszanie się obiektywu i zmianę parametrów zniekształcenia obiektywu. Z tego powodu tradycyjna kamera do pomiarów lotniczych wymaga naprawy i ponownej kalibracji po pewnym czasie.

2.3 Skośny obiektyw aparatu Rainpoo

Podwójnie Gauβ Struktura

 Fotografia ukośna ma wiele wymagań co do obiektywu: mały rozmiar, niewielka waga, niewielkie zniekształcenia obrazu i aberracja chromatyczna, wysoka reprodukcja kolorów i wysoka rozdzielczość. Projektując strukturę soczewki, soczewka Rainpoo wykorzystuje podwójną strukturę Gauβ, jak pokazano na rysunku:
Struktura jest podzielona na przód obiektywu, przysłonę i tył obiektywu. Przód i tył mogą wydawać się „symetryczne” w stosunku do membrany. Taka konstrukcja pozwala niektórym aberracjom chromatycznym generowanym z przodu iz tyłu na wzajemne znoszenie się, dzięki czemu ma duże zalety w kalibracji i kontroli rozmiaru obiektywu na późnym etapie.

Lustro asferyczne

W przypadku skośnej kamery zintegrowanej z pięcioma obiektywami, jeśli waga każdego obiektywu podwaja się, kamera waży pięć razy; jeśli długość każdego obiektywu zostanie podwojona, rozmiar skośnej kamery przynajmniej się podwoi. Dlatego przy projektowaniu, aby uzyskać wysoką jakość obrazu przy jak najmniejszej aberracji i objętości, należy stosować soczewki asferyczne.

Soczewki asferyczne mogą ponownie skupić światło rozproszone przez sferyczną powierzchnię z powrotem do ostrości, nie tylko mogą uzyskać wyższą rozdzielczość, zwiększyć stopień odwzorowania kolorów, ale także mogą ukończyć korekcję aberracji za pomocą niewielkiej liczby soczewek, zmniejszyć liczbę soczewek do wykonania aparat lżejszy i mniejszy.

Korekcja zniekształceń tech

Błąd w procesie montażu spowoduje zwiększenie dystorsji stycznej obiektywu. Zmniejszenie tego błędu montażu to proces korekcji zniekształceń. Poniższy rysunek przedstawia schematyczny diagram dystorsji stycznej soczewki. Generalnie przemieszczenie dystorsji jest symetryczne względem lewego dolnego - prawego górnego rogu, co wskazuje, że soczewka ma kąt obrotu prostopadły do ​​kierunku, co jest spowodowane błędami montażowymi.

Dlatego, aby zapewnić wysoką dokładność i jakość obrazowania, firma Rainpoo przeprowadziła szereg rygorystycznych kontroli projektu, przetwarzania i montażu:

Na wczesnym etapie projektowania, aby zapewnić współosiowość montażu soczewek, tak dalece, jak to możliwe, aby zapewnić, że wszystkie płaszczyzny montażu soczewek są obrabiane za pomocą jednego mocowania;

② Używanie importowanych narzędzi tokarskich ze stopów na precyzyjnych tokarkach w celu zapewnienia dokładności obróbki na poziomie IT6, szczególnie w celu zapewnienia tolerancji współosiowości 0,01 mm;

③ Każda soczewka jest wyposażona w zestaw precyzyjnych sprawdzianów trzpieniowych ze stali wolframowej na wewnętrznej okrągłej powierzchni (każdy rozmiar zawiera co najmniej 3 różne standardy tolerancji), każda część jest ściśle kontrolowana, a tolerancje położenia, takie jak równoległość i prostopadłość, są wykrywane przez trójrzędowy przyrząd pomiarowy;

④Po wyprodukowaniu każdego obiektywu należy go sprawdzić, w tym rozdzielczości projekcji i testów wykresów, a także różnych wskaźników, takich jak rozdzielczość i odwzorowanie kolorów obiektywu.

RMS soczewek Rainpoo tec