Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

WHY RAINPOO

Bagaimana penyimpangan dan distorsi kromatik memengaruhi file gambar

1. penyimpangan kromatik

1.1 Apa itu chromatic aberration

Penyimpangan kromatik disebabkan oleh perbedaan transmisivitas material. Cahaya alami terdiri dari wilayah cahaya tampak dengan rentang panjang gelombang 390 hingga 770 nm, dan sisanya adalah spektrum yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Karena bahan memiliki indeks bias yang berbeda untuk panjang gelombang cahaya berwarna yang berbeda, setiap cahaya warna memiliki posisi pencitraan dan perbesaran yang berbeda, yang menghasilkan posisi kromatisme.

1.2 Bagaimana penyimpangan kromatik mempengaruhi kualitas gambar

(1) Karena panjang gelombang dan indeks bias warna cahaya yang berbeda, titik objek tidak dapat difokuskan dengan baik menjadi SATU titik gambar yang sempurna, sehingga foto akan menjadi buram.

(2) Selain itu, karena perbesaran warna yang berbeda, akan ada "garis pelangi" di tepi titik bayangan.

1.3 Bagaimana penyimpangan kromatik mempengaruhi model 3D

Ketika titik gambar memiliki "garis pelangi", itu akan mempengaruhi perangkat lunak pemodelan 3D untuk mencocokkan titik yang sama. Untuk objek yang sama, pencocokan tiga warna dapat menyebabkan kesalahan karena "garis pelangi". Ketika kesalahan ini terakumulasi cukup besar, maka akan menimbulkan “stratifikasi”.

1.4 Bagaimana menghilangkan penyimpangan berwarna

Penggunaan indeks bias yang berbeda dan dispersi kombinasi kaca yang berbeda dapat menghilangkan penyimpangan berwarna. Misalnya, menggunakan indeks bias rendah dan kaca dispersi rendah sebagai lensa cembung, dan indeks bias tinggi serta kaca dispersi tinggi sebagai lensa cekung.

Lensa gabungan semacam itu memiliki panjang fokus yang lebih pendek pada panjang gelombang tengah dan panjang fokus yang lebih panjang pada gelombang panjang dan pendek. Dengan menyesuaikan kelengkungan bola lensa, panjang fokus cahaya biru dan merah bisa sama persis, yang pada dasarnya menghilangkan penyimpangan kromatik.

Spektrum sekunder

Tetapi penyimpangan kromatik tidak dapat sepenuhnya dihilangkan. Setelah menggunakan lensa gabungan, penyimpangan kromatik yang tersisa disebut "spektrum sekunder". Semakin panjang fokus lensa, semakin banyak pula chromatic aberration yang tersisa. Oleh karena itu, untuk survei udara yang membutuhkan pengukuran presisi tinggi, spektrum sekunder tidak dapat diabaikan.

Secara teori, jika pita cahaya dapat dibagi menjadi interval biru-hijau dan hijau-merah, dan teknik akromatis diterapkan pada dua interval ini, spektrum sekunder pada dasarnya dapat dihilangkan. Namun, telah dibuktikan dengan perhitungan bahwa jika akromatis untuk lampu hijau dan merah, penyimpangan kromatik cahaya biru menjadi besar; jika achromatic untuk cahaya biru dan cahaya hijau, penyimpangan kromatik dari cahaya merah menjadi besar. Tampaknya ini adalah masalah yang sulit dan tidak ada jawabannya, spektrum sekunder yang membandel tidak dapat sepenuhnya dihilangkan.

ApochromaticAPOteknologi

Untungnya, kalkulasi teoretis telah menemukan cara untuk APO, yaitu menemukan bahan lensa optik khusus yang dispersi relatif cahaya biru ke cahaya merah sangat rendah dan cahaya biru ke cahaya hijau sangat tinggi.

Fluorit adalah bahan yang istimewa, dispersinya sangat rendah, dan bagian dari dispersi relatif dekat dengan banyak kaca optik. Fluorit memiliki indeks bias yang relatif rendah, sedikit larut dalam air, dan memiliki kemampuan proses dan stabilitas kimia yang buruk, tetapi karena sifat akromatiknya yang sangat baik, ia menjadi bahan optik yang berharga.

Ada sangat sedikit fluorit curah murni yang dapat digunakan untuk bahan optik di alam, ditambah dengan harga tinggi dan kesulitan dalam pemrosesan, lensa fluorit telah menjadi identik dengan lensa kelas atas. Berbagai Produsen lensa telah berusaha keras untuk menemukan pengganti fluorit. Kaca mahkota fluor adalah salah satunya, dan kaca AD, kaca ED dan kaca UD adalah penggantinya.

Kamera miring Rainpoo menggunakan kaca ED dispersi sangat rendah sebagai lensa kamera untuk membuat penyimpangan dan distorsi menjadi sangat kecil. Tidak hanya mengurangi kemungkinan stratifikasi, tetapi juga efek model 3D telah sangat ditingkatkan, yang secara signifikan meningkatkan efek sudut dan fasad bangunan.

2 、 Distorsi

2.1 Apa itu distorsi

Distorsi lensa sebenarnya adalah istilah umum untuk distorsi perspektif, yaitu distorsi yang disebabkan oleh perspektif. Distorsi semacam ini akan memberikan pengaruh yang sangat buruk pada akurasi fotogrametri. Bagaimanapun, tujuan fotogrametri adalah untuk mereproduksi, tidak membesar-besarkan, jadi diperlukan bahwa foto harus sebanyak mungkin mencerminkan informasi skala sebenarnya dari fitur-fitur tanah.

Tetapi karena ini adalah karakteristik yang melekat pada lensa (lensa cembung menyatukan cahaya dan lensa cekung divergen cahaya), hubungan yang diekspresikan dalam desain optik adalah: kondisi tangen untuk menghilangkan distorsi dan kondisi sinus untuk menghilangkan koma diafragma tidak dapat dipenuhi pada pada saat yang sama, sehingga distorsi dan penyimpangan kromatik optik yang sama tidak dapat dihilangkan sepenuhnya, hanya ditingkatkan.

Pada gambar di atas, terdapat hubungan proporsional antara tinggi bayangan dan tinggi benda, dan perbandingan keduanya adalah perbesarannya.

Dalam sistem pencitraan yang ideal, jarak antara bidang objek dan lensa dijaga tetap, dan pembesaran adalah nilai tertentu, sehingga hanya ada hubungan proporsional antara bayangan dan objek, tidak ada distorsi sama sekali.

Namun, dalam sistem pencitraan yang sebenarnya, karena penyimpangan bola dari sinar utama bervariasi dengan peningkatan sudut medan, perbesaran tidak lagi konstan pada bidang bayangan sepasang objek konjugasi, yaitu perbesaran di pusat bayangan dan perbesaran tepi tidak konsisten, bayangan kehilangan kemiripannya dengan objek. Cacat yang merusak gambar ini disebut distorsi.

2.2 Bagaimana distorsi mempengaruhi akurasi

Pertama, kesalahan AT (Aerial Triangulation) akan mempengaruhi kesalahan awan titik padat, dan dengan demikian kesalahan relatif model 3D. Oleh karena itu, root mean square (RMS of Reprojection Error) adalah salah satu indikator penting yang secara obyektif mencerminkan akurasi pemodelan akhir. Dengan memeriksa nilai RMS, keakuratan model 3D dapat dinilai dengan mudah. Semakin kecil nilai RMS, semakin tinggi akurasi modelnya.

2.3 Apa saja faktor yang mempengaruhi distorsi lensa

Focal length
Secara umum, semakin panjang panjang fokus lensa fokus tetap, semakin kecil distorsinya; semakin pendek panjang fokusnya, semakin besar distorsinya. Walaupun distorsi lensa panjang fokus ultra panjang (lensa tele) sudah sangat kecil, pada kenyataannya, untuk memperhitungkan ketinggian penerbangan dan parameter lainnya, panjang fokus lensa kamera survei udara tidak dapat Sepanjang itu.Misalnya, gambar berikut adalah lensa tele 400mm Sony. Anda dapat melihat bahwa distorsi lensa sangat kecil, hampir terkontrol dalam 0,5%. Tetapi masalahnya adalah jika Anda menggunakan lensa ini untuk mengumpulkan foto pada resolusi 1cm, dan ketinggian penerbangan sudah 820m. Biarlah drone terbang di ketinggian ini sama sekali tidak realistis.

Pemrosesan lensa

Pemrosesan lensa adalah langkah paling kompleks dan presisi tertinggi dalam proses produksi lensa, yang melibatkan setidaknya 8 proses. Pra-proses termasuk bahan nitrat-barel lipat-pasir gantung-grinding, dan pasca-proses mengambil lapisan inti-lapisan-adhesi-tinta. Keakuratan pemrosesan dan lingkungan pemrosesan secara langsung menentukan keakuratan akhir lensa optik.

Akurasi pemrosesan yang rendah memiliki efek fatal pada distorsi gambar, yang secara langsung menyebabkan distorsi lensa yang tidak merata, yang tidak dapat dijadikan parameter atau dikoreksi, yang akan sangat mempengaruhi keakuratan model 3D.

Pemasangan lensa

Gambar 1 menunjukkan kemiringan lensa selama proses pemasangan lensa;

Gambar 2 menunjukkan bahwa lensa tidak konsentris selama proses pemasangan lensa;

Gambar 3 menunjukkan instalasi yang benar.

Dalam tiga kasus di atas, metode instalasi dalam dua kasus pertama adalah perakitan yang "salah", yang akan merusak struktur yang dikoreksi, mengakibatkan berbagai masalah seperti buram, layar tidak rata, dan dispersi. Oleh karena itu, kontrol presisi yang ketat masih diperlukan selama pemrosesan dan perakitan.

Proses perakitan lensa

Proses perakitan lensa mengacu pada proses modul lensa secara keseluruhan dan sensor pencitraan. Parameter seperti posisi titik utama elemen orientasi dan distorsi tangensial dalam parameter kalibrasi kamera menjelaskan masalah yang disebabkan oleh kesalahan perakitan.

Secara umum, sejumlah kecil kesalahan perakitan dapat ditoleransi (tentu saja, semakin tinggi akurasi perakitan, semakin baik). Selama parameter kalibrasi akurat, distorsi gambar dapat dihitung dengan lebih akurat, dan distorsi gambar dapat dihilangkan. Getaran juga dapat menyebabkan lensa bergerak sedikit dan menyebabkan parameter distorsi lensa berubah. Inilah sebabnya mengapa kamera survei udara tradisional perlu diperbaiki dan dikalibrasi ulang setelah jangka waktu tertentu.

2.3 Lensa kamera miring Rainpoo

Dua kali lipat Gauβ struktur

 Fotografi miring memiliki banyak persyaratan untuk lensa, ukurannya kecil, ringan, distorsi gambar rendah dan aberasi kromatiknya rendah, reproduksi warna tinggi, dan resolusi tinggi. Saat mendesain struktur lensa, lensa Rainpoo menggunakan struktur Gauβ ganda, seperti yang ditunjukkan pada gambar:
Strukturnya terbagi menjadi bagian depan lensa, diafragma, dan bagian belakang lensa. Bagian depan dan belakang dapat tampak "simetris" sehubungan dengan diafragma. Struktur seperti itu memungkinkan beberapa penyimpangan berwarna yang dihasilkan di depan dan belakang saling meniadakan, sehingga memiliki keuntungan besar dalam kalibrasi dan kontrol ukuran lensa di tahap akhir.

Cermin aspheric

Untuk kamera miring yang terintegrasi dengan lima lensa, jika setiap lensa memiliki bobot dua kali lipat, kamera akan menimbang lima kali; jika setiap lensa memiliki panjang dua kali lipat, maka kamera miring setidaknya akan berukuran dua kali lipat. Oleh karena itu, saat mendesain, untuk mendapatkan kualitas gambar tingkat tinggi sekaligus memastikan aberasi dan volume sekecil mungkin, lensa asferis harus digunakan.

Lensa asferis dapat memfokuskan kembali cahaya yang tersebar melalui permukaan bola kembali ke fokus, tidak hanya dapat memperoleh resolusi yang lebih tinggi, membuat derajat reproduksi warna tinggi, tetapi juga dapat menyelesaikan koreksi aberasi dengan sejumlah kecil lensa, mengurangi jumlah lensa yang dibuat kamera lebih ringan dan lebih kecil.

Koreksi distorsi teknologi

Kesalahan dalam proses perakitan akan menyebabkan distorsi tangensial lensa meningkat. Mengurangi kesalahan perakitan ini adalah proses koreksi distorsi. Gambar berikut menunjukkan diagram skematik distorsi tangensial sebuah lensa. Secara umum, perpindahan distorsi adalah simetris terhadap kiri bawah —— sudut kanan atas, yang menunjukkan bahwa lensa memiliki sudut rotasi tegak lurus terhadap arah, yang disebabkan oleh kesalahan perakitan.

Oleh karena itu, untuk memastikan akurasi dan kualitas pencitraan yang tinggi, Rainpoo telah melakukan serangkaian pemeriksaan ketat pada desain, pemrosesan, dan perakitan:

Pada tahap awal desain, untuk memastikan koaksialitas perakitan lensa, sejauh mungkin untuk memastikan bahwa semua bidang pemasangan lensa diproses dengan satu penjepitan;

②Menggunakan alat pembubut paduan impor pada mesin bubut presisi tinggi untuk memastikan akurasi pemesinan mencapai level IT6, terutama untuk memastikan bahwa toleransi koaksial adalah 0,01mm;

③Setiap lensa dilengkapi dengan satu set pengukur steker baja tungsten presisi tinggi pada permukaan lingkaran bagian dalam (setiap ukuran mengandung setidaknya 3 standar toleransi yang berbeda), setiap bagian diinspeksi secara ketat, dan toleransi posisi seperti paralelisme dan tegak lurus dideteksi oleh alat ukur tiga koordinat;

④Setelah setiap lensa diproduksi, itu harus diperiksa, termasuk resolusi proyeksi dan tes grafik, dan berbagai indikator seperti resolusi dan reproduksi warna lensa.

RMS lensa Rainpoo tec