Kromatik sapma ve bozulma ima'yı nasıl etkiler?

1.kromatik sapma

1.1 Kromatik sapma nedir

Renk sapması, malzemenin geçirgenliğindeki farklılıktan kaynaklanır. Doğal ışık, dalga boyu aralığı 390 ila 770 nm olan görünür ışık bölgesinden oluşur ve geri kalanı insan gözünün göremediği spektrumdur. Malzemelerin renkli ışığın farklı dalga boyları için farklı kırılma indeksleri olduğundan, her renkli ışığın farklı bir görüntüleme konumu ve büyütmesi vardır, bu da konumun kromatizmiyle sonuçlanır.

1.2 Renk sapması görüntü kalitesini nasıl etkiler?

(1) Farklı dalga boyları ve farklı ışık renklerinin kırılma indeksi nedeniyle, nesne noktası TEK mükemmel görüntü noktasına iyi odaklanamaz, bu nedenle fotoğraf bulanık olacaktır.

(2) Ayrıca, farklı renklerin farklı büyütme oranları nedeniyle, görüntü noktalarının kenarında "gökkuşağı çizgileri" olacaktır.

1.3 Renk sapması 3D modeli nasıl etkiler?

Görüntü noktalarında “gökkuşağı çizgileri” olduğunda, aynı noktayı eşleştirmek için 3D modelleme yazılımını etkileyecektir. Aynı nesne için, üç rengin eşleşmesi “gökkuşağı çizgileri” nedeniyle bir hataya neden olabilir. Bu hata yeterince büyük biriktiğinde “katmanlaşmaya” neden olacaktır.

1.4 Renk sapmaları nasıl ortadan kaldırılır

Farklı kırılma indisi ve farklı cam kombinasyonu dağılımının kullanılması, renk sapmalarını ortadan kaldırabilir. Örneğin, dışbükey lensler olarak düşük kırılma indeksli ve düşük dağılımlı cam ve içbükey lensler olarak yüksek kırılma indeksli ve yüksek dağılımlı cam kullanın.

Böyle bir birleşik mercek, orta dalga boyunda daha kısa bir odak uzaklığına ve uzun ve kısa dalga ışınlarında daha uzun bir odak uzaklığına sahiptir. Merceğin küresel eğriliğini ayarlayarak, mavi ve kırmızı ışığın odak uzunlukları tam olarak eşit olabilir, bu da temel olarak renk sapmalarını ortadan kaldırır.

ikincil spektrum

Ancak renk sapması tamamen ortadan kaldırılamaz. Kombine lensi kullandıktan sonra kalan renk sapmasına "ikincil spektrum" denir. Lensin odak uzaklığı ne kadar uzun olursa, renk sapması o kadar fazla kalır. Bu nedenle, yüksek hassasiyetli ölçümler gerektiren hava araştırması için ikincil spektrum göz ardı edilemez.

Teorik olarak, ışık bandı mavi-yeşil ve yeşil-kırmızı aralıklarına bölünebilir ve bu iki aralığa akromatik teknikler uygulanırsa, ikincil spektrum temelde ortadan kaldırılabilir. Ancak, yeşil ışık ve kırmızı ışık için akromatik ise, mavi ışığın renk sapması büyük olur; mavi ışık ve yeşil ışık için akromatik ise, kırmızı ışığın renk sapması büyük olur. Görünüşe göre bu zor bir problem ve cevabı yok, inatçı ikincil spektrum tamamen ortadan kaldırılamaz.

apokromatik（APO）teknoloji

Neyse ki, teorik hesaplamalar, mavi ışığın kırmızı ışığa göreli dağılımı çok düşük ve mavi ışığın yeşil ışığa göreli dağılımı çok yüksek olan özel bir optik lens malzemesi bulmak olan APO için bir yol buldu.

Florit çok özel bir malzemedir, dağılımı çok düşüktür ve bağıl dağılımın bir kısmı birçok optik cama yakındır. Florit nispeten düşük bir kırılma indisine sahiptir, suda az çözünür ve zayıf işlem kabiliyetine ve kimyasal stabiliteye sahiptir, ancak mükemmel akromatik özellikleri nedeniyle değerli bir optik malzeme haline gelir.

Doğada optik malzemeler için kullanılabilecek çok az sayıda saf toplu florit vardır, bunların yüksek fiyatları ve işlenmesindeki zorluklarla birleştiğinde, florit lensler üst düzey lenslerle eş anlamlı hale gelmiştir. Çeşitli lens Üreticileri, floritin yerini alacak maddeler bulmak için hiçbir çabadan kaçınmamıştır. Flor taçlı cam bunlardan biridir ve AD camı, ED camı ve UD camı bu tür ikamelerdir.

Rainpoo eğik kameralar, sapma ve bozulmayı çok küçük yapmak için kamera merceği olarak son derece düşük dağılımlı ED cam kullanır. Sadece tabakalaşma olasılığını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda bina köşelerinin ve cephenin etkisini önemli ölçüde artıran 3D model efekti de büyük ölçüde iyileştirilir.

2, Bozulma

2.1 Bozulma nedir

Lens distorsiyonu aslında perspektif distorsiyonu, yani perspektiften kaynaklanan distorsiyon için genel bir terimdir. Bu tür bir bozulma, fotogrametrinin doğruluğu üzerinde çok kötü bir etkiye sahip olacaktır. Sonuçta fotogrametrinin amacı çoğaltmaktır, abartmak değil, bu nedenle fotoğrafların mümkün olduğunca zemin özelliklerinin gerçek ölçek bilgilerini yansıtması gerekmektedir.

Ancak bu, merceğin doğal özelliği olduğundan (dışbükey mercek ışığı yakınsar ve içbükey mercek ışığı uzaklaştırır), optik tasarımda ifade edilen ilişki şudur: bozulmayı ortadan kaldırmak için teğet koşul ve diyaframın komasını ortadan kaldırmak için sinüs koşulu şu anda karşılanamaz. Aynı zamanda, bozulma ve optik renk sapmaları Aynı şey tamamen ortadan kaldırılamaz, sadece iyileştirilir.

Yukarıdaki şekilde, görüntü yüksekliği ile nesne yüksekliği arasında orantılı bir ilişki vardır ve ikisi arasındaki oran büyütmedir.

İdeal bir görüntüleme sisteminde, nesne düzlemi ile lens arasındaki mesafe sabit tutulur ve büyütme belirli bir değerdir, bu nedenle görüntü ile nesne arasında yalnızca orantılı bir ilişki vardır, hiçbir bozulma yoktur.

Bununla birlikte, gerçek görüntüleme sisteminde, ana ışının küresel sapması alan açısının artmasıyla değiştiğinden, büyütme artık bir çift eşlenik nesnenin görüntü düzleminde sabit değildir, yani görüntünün merkezi ve kenarın büyütülmesi tutarsızsa, görüntü nesneye benzerliğini kaybeder. Görüntüyü bozan bu kusura distorsiyon denir.

2.2 Bozulma doğruluğu nasıl etkiler?

İlk olarak, AT(Havadan Üçgenleme) hatası, yoğun nokta bulutunun hatasını ve dolayısıyla 3B modelin göreli hatasını etkileyecektir. Bu nedenle, ortalama karekök (RMS of Reprojection Error), nihai modelleme doğruluğunu objektif olarak yansıtan önemli göstergelerden biridir. RMS değerini kontrol ederek 3D modelin doğruluğu basitçe değerlendirilebilir. RMS değeri ne kadar küçük olursa, modelin doğruluğu o kadar yüksek olur.

2.3 Mercek bozulmasını etkileyen faktörler nelerdir?

odak uzaklığı
Genel olarak, sabit odaklı bir merceğin odak uzaklığı ne kadar uzun olursa, bozulma o kadar küçük olur; odak uzaklığı ne kadar kısaysa, bozulma o kadar büyük olur. Ultra uzun odak uzaklığına sahip merceğin (tele merceğin) distorsiyonu zaten çok küçük olmasına rağmen, aslında uçuş yüksekliğini ve diğer parametreleri hesaba katmak için, havadan inceleme kamerasının merceğinin odak uzaklığı olamaz. o kadar uzun.Örneğin, aşağıdaki resim bir Sony 400mm tele lenstir. Lens distorsiyonunun çok küçük olduğunu, neredeyse %0.5 içinde kontrol edildiğini görebilirsiniz. Ancak sorun şu ki, bu lensi 1cm çözünürlükte fotoğraf toplamak için kullanırsanız ve uçuş irtifası zaten 820m ise.İHA'nın bu irtifada uçmasına izin vermek tamamen gerçekçi değildir.

Lens işleme

Lens işleme, en az 8 süreç içeren lens üretim sürecindeki en karmaşık ve en yüksek hassasiyetli adımdır. Ön işlem, nitrat malzeme-varil katlama-kum asma-öğütme içerir ve işlem sonrası çekirdek kaplama-yapışma-mürekkep kaplama alır. İşlem doğruluğu ve işleme ortamı, optik lenslerin nihai doğruluğunu doğrudan belirler.

Düşük işleme doğruluğu, görüntüleme distorsiyonu üzerinde ölümcül bir etkiye sahiptir, bu da doğrudan, 3D modelin doğruluğunu ciddi şekilde etkileyecek olan, parametreleştirilemeyen veya düzeltilemeyen eşit olmayan lens distorsiyonuna yol açar.

Lens kurulumu

Şekil 1, mercek takma işlemi sırasında mercek eğimini gösterir;

Şekil 2, mercek takma işlemi sırasında merceğin eş merkezli olmadığını gösterir;

Şekil 3 doğru kurulumu göstermektedir.

Yukarıdaki üç durumda, ilk iki durumdaki kurulum yöntemlerinin tümü, düzeltilmiş yapıyı bozacak ve bulanık, düzensiz ekran ve dağılma gibi çeşitli sorunlara neden olacak "yanlış" montajdır. Bu nedenle, işleme ve montaj sırasında hala sıkı bir hassas kontrol gereklidir.

Lens montaj süreci

Lens montaj süreci, genel lens modülünün ve görüntüleme sensörünün sürecini ifade eder. Yönlendirme elemanının ana noktasının konumu ve kamera kalibrasyon parametrelerindeki teğetsel bozulma gibi parametreler, montaj hatasından kaynaklanan sorunları tanımlar.

Genel olarak konuşursak, küçük bir dizi montaj hatası tolere edilebilir (elbette, montaj doğruluğu ne kadar yüksek olursa o kadar iyidir). Kalibrasyon parametreleri doğru olduğu sürece görüntü bozulması daha doğru hesaplanabilir ve ardından görüntü bozulması giderilebilir. Titreşim ayrıca merceğin hafifçe hareket etmesine ve mercek bozulma parametrelerinin değişmesine neden olabilir. Bu nedenle geleneksel havadan inceleme kamerasının bir süre sonra sabitlenmesi ve yeniden kalibre edilmesi gerekir.

2.3 Rainpoo'nun eğik kamera merceği

Çift Gauβ yapı

Eğik fotoğrafçılığın lens için birçok gereksinimi vardır, boyutu küçük, hafifliği, görüntü bozulması ve renk sapmasının düşük olması, renk reprodüksiyonunun yüksek ve çözünürlüğünün yüksek olması. Mercek yapısını tasarlarken, Rainpoo'nun merceği, şekilde gösterildiği gibi bir çift Gauβ yapısı kullanır:
Yapı merceğin ön tarafına, diyaframa ve merceğin arkasına bölünmüştür. Ön ve arka, diyaframa göre "simetrik" görünebilir. Böyle bir yapı, ön ve arkada üretilen bazı renk sapmalarının birbirini iptal etmesine izin verir, bu nedenle kalibrasyon ve son aşamada lens boyutu kontrolünde büyük avantajlara sahiptir.

asferik ayna

Beş mercekle entegre edilmiş eğik bir kamera için, her bir merceğin ağırlığı iki katına çıkarsa, kamera beş kat ağırlığa sahip olur; her bir lensin uzunluğu iki katına çıkarsa, eğik kameranın boyutu en az iki katına çıkar. Bu nedenle tasarım yaparken, bozulma ve hacmin mümkün olduğunca küçük olmasını sağlarken yüksek düzeyde görüntü kalitesi elde etmek için asferik lensler kullanılmalıdır.

Asferik lensler, küresel yüzeyden saçılan ışığı yeniden odaklayabilir, sadece daha yüksek çözünürlük elde etmekle kalmaz, renk reprodüksiyon derecesini yüksek hale getirir, aynı zamanda az sayıda lensle sapma düzeltmesini tamamlayabilir, lens sayısını azaltabilir. kamera daha hafif ve daha küçük.

bozulma düzeltme teknoloji

Montaj işlemindeki hata, lensin teğetsel distorsiyonunun artmasına neden olacaktır. Bu montaj hatasını azaltmak distorsiyon düzeltme işlemidir. Aşağıdaki şekil, bir merceğin teğetsel distorsiyonunun şematik diyagramını göstermektedir. Genel olarak, distorsiyon yer değiştirmesi, sol alt köşeye göre simetriktir —— sağ üst köşeye göre, merceğin montaj hatalarından kaynaklanan yöne dik bir dönüş açısına sahip olduğunu gösterir.

Bu nedenle, yüksek görüntüleme doğruluğunu ve kalitesini sağlamak için Rainpoo tasarım, işleme ve montaj konusunda bir dizi sıkı kontrol yapmıştır:

Tasarımın ilk aşamasında, lens montajının eş eksenliliğini sağlamak için, mümkün olduğunca tüm lens montaj düzlemlerinin tek bir kenetleme ile işlenmesini sağlamak için;

②Taşlama hassasiyetinin IT6 seviyesine ulaşmasını sağlamak için yüksek hassasiyetli torna tezgahlarında ithal alaşımlı torna takımlarının kullanılması, özellikle koaksiyellik toleransının 0.01 mm olmasını sağlamak;

③Her lens, iç dairesel yüzeyde bir dizi yüksek hassasiyetli tungsten çelik tapa ölçer ile donatılmıştır (her boyut en az 3 farklı tolerans standardı içerir), her parça sıkı bir şekilde denetlenir ve paralellik ve diklik gibi konum toleransları bir tarafından algılanır. üç koordinatlı ölçüm aleti;

④Her lens üretildikten sonra, projeksiyon çözünürlüğü ve grafik testleri ve lensin çözünürlüğü ve renk reprodüksiyonu gibi çeşitli göstergeler dahil olmak üzere denetlenmelidir.