Wat is de definitie van een donkere hoek? hoe kan ik het corrigeren in embedded vision applicaties?
De snelle vooruitgang van beeldverwerkingsplatforms heeft het veld revolutionair veranderd, door betrouwbare en kosteneffectieve embedded vision-oplossingen te bieden in verschillende markten. Deze platforms verbeteren de beeldkwaliteit door technieken zoals verbetering, herstel, codering en compressie, die het corrigeren van verlichting, het wijzigen van de grootte van beelden (digitale zoom), randdetectie en het evalueren van segmentatie-algoritmen omvatten. In deze toepassingen zijn CMOS-beeldsensoren de meest gebruikte soort beeldsensor geworden, die licht vastleggen om een pixelarray te vormen die als basis dient voor de daaropvolgende beeldverwerking.
Het selecteren van de juiste lens om te integreren met de cameramodule voor optimale beeldvastlegging en -verwerking is echter een uitdagend proces. Het omvat het bepalen van het juistegezichtsveld (FOV), kiezen tussen vaste focus of autofocus, en het instellen van de werkafstand. Daarnaast kunnen optische fenomenen zoals lensvignetting en witbalansproblemen de beeldoutput verstoren, wat de uiteindelijke visuele kwaliteit beïnvloedt.
In dit artikel zullen we dieper ingaan op het concept van lensvignetting, de oorzaken analyseren en praktische oplossingen bieden om gebruikers van ingebedde camera's te helpen dit probleem met de beeldkwaliteit te elimineren.
Wat is lensvignetting?
Lensvignetting verwijst naar de geleidelijke afname van helderheid of verzadiging van het midden naar de randen of hoeken van een afbeelding. Ook bekend als schaduw, lichtval of luminantie-schaduw, de mate van vignetting wordt doorgaans gemeten in f-stops en hangt af van de grootte van de lensopening en verschillende ontwerpparameters.
De diafragmaopening regelt de helderheid van het beeld door de totale hoeveelheid licht die via de lens de camerasensor bereikt te veranderen.
Vignettering beïnvloedt niet alleen de visuele kwaliteit van een afbeelding, maar kan ook leiden tot het verlies van cruciale visuele informatie in bepaalde toepassingen. Bijvoorbeeld, in industriële inspectie of medische beeldvorming die een nauwkeurige kleur- en helderheidsconsistentie vereist, kan vignettering resulteren in verkeerde beoordelingen of onnauwkeurige analyses. Daarom is het begrijpen en nemen van maatregelen om lensvignettering te verminderen of te elimineren essentieel voor het waarborgen van de beeldkwaliteit en het verbeteren van de prestaties van visiesystemen.
Hoe wordt vignettering gevormd en welke types zijn er?
waarom vignettering? De verschijning van lensvignettering kan worden toegeschreven aan verschillende factoren, voornamelijk als gevolg van het ontwerp van de optische elementen zelf. Het blokkeren van licht met externe hulpmiddelen kan dit fenomeen verergeren, en soms wordt het opzettelijk geïntroduceerd tijdens de nabewerking.
De verschillende oorzaken van lensvignettering zijn:
- Optische vignettering:Dit type komt voor door de fysieke beperkingen van de lens, waardoor off-axis licht niet volledig de randen van de beeldsensor bereikt, vooral merkbaar in complexe optische systemen met meerdere lenzelementen.
- Natuurlijke vignettering:Ook bekend als cos4θ afname, het is een natuurlijke afname in helderheid door de hoek van het licht ten opzichte van het beeldvlak, volgens de cosinus vierde wet, waarbij de helderheid snel daalt naarmate de hoek met de optische as toeneemt.
- Hoofdstraalhoek (CRA):CRA is een belangrijke parameter bij het selecteren van lenzen en sensoren, die de helderheid en duidelijkheid aan de randen van het beeld beïnvloedt. Een te hoge CRA kan schaduwen aan de randen van het beeld veroorzaken, wat de beeldkwaliteit beïnvloedt.
- Mechanische vignettering:Treedt op wanneer de lichtstraal mechanisch wordt geblokkeerd door de lensbevestiging, filterringen of andere objecten, wat leidt tot een kunstmatige helderheidsreductie aan de randen van het beeld. Dit is gebruikelijk wanneer de beeldcirkel van de lens kleiner is dan de sensor grootte.
- naverwerking:Soms voegen fotografen opzettelijk een optische vignette toe tijdens de nabewerking voor artistieke effecten of om het centrale onderwerp van een afbeelding te benadrukken.
Wat zijn de methoden om lensvignettering te corrigeren?
Zoals besproken, is lensvignettering een ongewenst optisch fenomeen. Hoewel het niet volledig kan worden vermeden, kan het effectief worden gecorrigeerd voor ingebedde visie met de volgende maatregelen:
- Het afstemmen van CRA-waarden:Het is cruciaal dat de CRA-waarde van de lens lager is dan die van de microlens van de sensor om problemen met belichting of kleur in de afbeelding te elimineren. Fabrikanten moeten de lensontwerpen controleren om overeen te komen met de sensorindelingen.
- Het aanpassen van de Image Signal Processor (ISP):De ISP speelt een belangrijke rol bij het verwerken van beelden die door de sensor zijn vastgelegd. Specifieke procedures, zoals Imatest, kunnen de beeldkwaliteit testen en specifieke registers in de ISP aanpassen om lensschaduw te verminderen.
- Het verhogen van het f-getal:Door het verhogen van het f-getal van de lens (d.w.z. het verkleinen van de opening) kan de impact van natuurlijke vignettering of cos4θ-afname worden verminderd.
- Het gebruik van een langere brandpuntsafstand:In gevallen van lage f/# (verhouding van brandpuntsafstand tot openinggrootte), korte brandpuntsafstand lenzen, of wanneer hoge resolutie nodig is tegen lage kosten, kan mechanische cameravignettering worden geëlimineerd door een langere brandpuntsafstand te gebruiken.
- Flat-field correctie:Een veelgebruikte methode voor zware lensvignetteringcorrectie, het houdt in dat een vlakke oppervlakte gelijkmatig wordt verlicht en donkere veld- en lichte referentiekaders worden vastgelegd, waarna de flat-field correctie wordt berekend en toegepast.
- Het gebruik van softwaretools:Verschillende softwaretools, zoals microscopische beeldsamenvoegtools en CamTool, kunnen worden gebruikt voor lenschaduwcorrectie.
- Het gebruik van telecentrische lenzen:Lenzen die zijn ontworpen om telecentrisch te zijn in de afbeeldingsruimte kunnen roll-off corrigeren omdat deze telecentriciteit zorgt voor een extreem uniforme belichting van het afbeeldingsvlak, waardoor de normale cos4θ afname in belichting van het afbeeldingsvlak van de optische as naar de hoek van het veld wordt geëlimineerd.
We hopen dat dit artikel nuttig is geweest bij het aanpakken van lensvignettering. Natuurlijk, als u nog vragen heeft over het overwinnen van lensvignettering in embedded vision of als u wilt integrereningebedde cameramodulesin uw producten, neem dan gerust contact met ons op—Sinoseen, een ervarenChinese fabrikant van camera-modules- Ik ben niet.