Vad är definitionen på en mörk vinkel? Hur korrigeras det i inbyggda visioner?

Den snabba utvecklingen av bildbehandlingsplattformar har revolutionerat området och erbjuder tillförlitliga och kostnadseffektiva inbyggda visionlösningar på olika marknader. Dessa plattformar förbättrar bildkvaliteten genom tekniker som förbättring, återställning, kodning och komprimering, som inkluderar korrigering av belysning, ändring av storlek på bilder (digital zoom), kantdetektion och utvärdering av segmenteringsalgoritmer. I dessa tillämpningar har CMOS-bildsensorer blivit den vanligaste typen av bildsensor, som fångar ljus för att bilda en pixelmatris som fungerar som grund för efterföljande bildbehandling.

Att välja rätt objektiv för att integrera med kameramodulen för optimal bildinsamling och -behandling är dock en utmanande process. Det innebär att man bestämmer rätt synfält (FOV) , att välja mellan fast fokus eller autofokus och att ställa in arbetsavståndet. Dessutom kan optiska fenomen som lins vinnieting och vitbalansproblem störa bilden, vilket påverkar den slutliga visuella kvaliteten.

I den här artikeln kommer vi att gräva in i begreppet linsvignettering, analysera orsakerna till det och ge praktiska lösningar för att hjälpa användare av inbäddade kameror att eliminera detta problem med bildkvaliteten.

Vad är linsvignettering?

Linsvignettering avser den gradvisa minskningen av ljusstyrkan eller mättnaden från mitten till kanterna eller hörnen på en bild. Även känd som skuggning, ljusfall eller luminans skuggning, mätes omfattningen av vinnieting vanligtvis i f-stopp och beror på linsens bländargräns och olika designparametrar.

Bländaren styr bildens ljusstyrka genom att ändra den totala mängden ljus som når kamerasensorn genom linsen.

Vignettering påverkar inte bara bildens visuella kvalitet utan kan också leda till förlust av viktig visuell information i vissa tillämpningar. Vid industriinspektioner eller medicinsk bildbehandling där exakt färg- och ljusstyrke måste vara konsekvent kan vinjettering till exempel leda till felaktiga bedömningar eller felaktiga analyser. För att säkerställa bildkvalitet och förbättra prestandan hos synsystem är det därför viktigt att förstå och vidta åtgärder för att minska eller eliminera vinjettering av linser.

Hur bildas vinjetter, och vilka typer av vinjetter ingår i dem?

Varför vignet?Linsens vignettering kan bero på olika faktorer, främst design av de optiska elementen själva. Om ljuset hindras med externa verktyg kan detta förvärras, och ibland introduceras det avsiktligt under efterbehandlingen.

De olika orsakerna till linsvignettering är:

• Optisk vinjettering: Denna typ uppstår på grund av linsens fysiska begränsningar, vilket förhindrar att ljus utanför axeln helt når bildsensorens kanter, särskilt tydligt i komplexa optiska system med flera linselement.
• Naturlig vinjettering: Även känd som cos4θ-fall-off, är det en naturlig minskning av ljusstyrkan på grund av ljusvinkeln i förhållande till bilden, efter cosinus 4:e lagen, där ljusstyrkan sjunker snabbt när vinkeln med den optiska axeln ökar.
• Chefen Ray Angle (CRA): CRA är en viktig parameter vid val av linser och sensorer, vilket påverkar ljusstyrkan och klarheten vid bildkanterna. En överdriven CRA kan orsaka skuggor vid bildkanterna, vilket påverkar bildkvaliteten.
• Mekanisk vinjettering: Uppstår när ljusstrålen mekaniskt blockeras av linsens fäste, filterringar eller andra föremål, vilket orsakar artificiell ljusstyrke minskning vid bildkanterna. Detta är vanligt när linsens bildrund är mindre än sensorn.
• Efterbehandling: Ibland lägger fotografer vid efterbehandling av bilderna avsiktligt till optiska vignetter för konstnärliga effekter eller för att markera det centrala ämnet i en bild.

Vilka metoder finns för att korrigera linsvignettering?

Som vi har diskuterat är linsvignettering ett oönskat optiskt fenomen. Även om det inte kan undvikas helt, kan det effektivt korrigeras för inbyggd syn med följande åtgärder:

• Uppvärdering av kreditvärderingsinstitutets värden: Att säkerställa att linsens CRA-värde är mindre än sensors mikrolins är avgörande för att eliminera bilderingsbelysning eller färgproblem. Tillverkarna måste kontrollera att linsdesignen matchar sensorlayouten.
• Anpassa bildsignals processor (ISP): Internetleverantören spelar en viktig roll i behandlingen av bilder som fångas av sensorn. Särskilda förfaranden, till exempel Imatest, kan testa bildkvaliteten och justera specifika register i ISP för att mildra linsens skuggning.
• Ökning av f-stop-talet: Genom att öka linsens f-stoppa (dvs. minska bländaren) kan effekten av naturlig vinjettering eller cos4θ-avfall minskas.
• Med hjälp av en längre brännvidd: I fall av låg f/# (förhållande mellan brännvidd och bländargräns), kort brännvidd linser, eller när hög upplösning behövs till låg kostnad, kan mekanisk kamera vinjettering elimineras genom att använda en längre brännvidd.
• Flatfältkorrigering: En vanlig metod för hård lins vinettintg korrigering innebär att man jämnt belyser en platt yta och tar in mörkt fält och ljusreferensramar, sedan beräknar och tillämpar plattfältkorrigering.
• Användning av programvarutillgångar: Olika programvarutillämpningar, såsom mikroskopiska bildsstickningsverktyg och CamTool, kan användas för linsens skuggkorrigering.
• Med hjälp av telecentriska linser: Linser som är utformade för att vara telecentriska i bildspace kan korrigera roll-off eftersom denna telecentricitet producerar extremt enhetlig bildskivbelysning, vilket eliminerar den normala cos4θ-fall-off i bildskivbelysningen från den optiska axeln till hörnet av fäl

Vi hoppas att den här artikeln har varit till hjälp när det gäller att ta itu med linsvignettering. Naturligtvis, om du fortfarande har frågor om att övervinna lins vinjettering i inbyggd vision eller om du vill integrera med en bredd av högst 150 mm Om du vill ha mer information om dina produkter, kontakta oss Sinoseen, en erfaren kinesisk tillverkare av kameramoduler .