Kuidas kromaatiline aberratsioon ja moonutused mõjutavad kujutist

1.kromaatiline aberratsioon

1.1 Mis on kromaatiline aberratsioon

Kromaatiline aberratsioon on tingitud materjali läbilaskvuse erinevusest. Looduslik valgus koosneb nähtava valguse piirkonnast, mille lainepikkuste vahemik on 390–770 nm, ja ülejäänud on spekter, mida inimsilm ei näe. Kuna materjalidel on erinevad murdumisnäitajad värvilise valguse erinevate lainepikkuste jaoks, on igal värvivalgusel erinev pildistamisasend ja suurendus, mille tulemuseks on positsiooni kromatism.

1.2 Kuidas kromaatiline aberratsioon mõjutab pildikvaliteeti

(1) Erinevate valguse värvide lainepikkuste ja murdumisnäitaja tõttu ei saa objekti punkti hästi teravustada ÜHEKSI täiuslikuks pildipunktiks, mistõttu foto on udune.

(2) Samuti on erinevate värvide erineva suurenduse tõttu pildipunktide servades "vikerkaarejooned".

1.3 Kuidas kromaatiline aberratsioon mõjutab 3D-mudelit

Kui pildipunktidel on "vikerkaarejooned", mõjutab see 3D-modelleerimistarkvara, et see sobiks sama punktiga. Sama objekti puhul võib kolme värvi sobitamine põhjustada tõrke "vikerkaarejoonte" tõttu. Kui see viga koguneb piisavalt suureks, põhjustab see "kihistumist".

1.4 Kuidas kõrvaldada kromaatilist aberratsiooni

Erineva murdumisnäitaja ja klaasikombinatsiooni erineva dispersiooni kasutamine võib kõrvaldada kromaatilise aberratsiooni. Näiteks kasutage kumerläätsedena madala murdumisnäitaja ja madala dispersiooniga klaasi ning nõgusate läätsedena kõrge murdumisnäitaja ja suure dispersiooniga klaasi.

Sellise kombineeritud objektiivi fookuskaugus on keskmisel lainepikkusel lühem ning pika ja lühilaine kiirte puhul pikem. Reguleerides objektiivi sfäärilist kumerust, võivad sinise ja punase valguse fookuskaugused olla täpselt võrdsed, mis põhimõtteliselt elimineerib kromaatilise aberratsiooni.

Sekundaarne spekter

Kuid kromaatilist aberratsiooni ei saa täielikult kõrvaldada. Pärast kombineeritud läätse kasutamist nimetatakse järelejäänud kromaatilist aberratsiooni "sekundaarseks spektriks". Mida pikem on objektiivi fookuskaugus, seda rohkem jääb kromaatilist aberratsiooni. Seetõttu ei saa ülitäpseid mõõtmisi nõudvate õhuuuringute puhul sekundaarset spektrit tähelepanuta jätta.

Teoreetiliselt, kui valgusriba saab jagada sinakasrohelisteks ja rohe-punasteks intervallideks ning nendele kahele intervallile rakendada akromaatilisi tehnikaid, saab sekundaarse spektri põhimõtteliselt elimineerida. Arvutusega on aga tõestatud, et kui rohelise ja punase valguse puhul akromaatiline, siis sinise valguse kromaatiline aberratsioon muutub suureks; kui akromaatiline sinise ja rohelise valguse jaoks, muutub punase valguse kromaatiline aberratsioon suureks. Tundub, et see on keeruline probleem ja sellele pole vastust, kangekaelset sekundaarset spektrit ei saa täielikult kõrvaldada.

Apokromaatiline（APO）tehnika

Õnneks on teoreetilised arvutused leidnud võimaluse APO jaoks, milleks on leida spetsiaalne optilise läätse materjal, mille sinise valguse ja punase valguse suhteline dispersioon on väga madal ja sinise valguse ja rohelise valguse hajumine väga kõrge.

Fluoriit on selline eriline materjal, selle dispersioon on väga madal ja osa suhtelisest dispersioonist on paljude optiliste klaaside lähedal. Fluoriit on suhteliselt madala murdumisnäitajaga, vees vähelahustuv, halva töödeldavuse ja keemilise stabiilsusega, kuid tänu oma suurepärastele akromaatilistele omadustele muutub see väärtuslikuks optiliseks materjaliks.

Looduses on väga vähe puhast fluoriiti, mida saab kasutada optiliste materjalide jaoks, koos nende kõrge hinna ja töötlemise keerukusega on fluoriidist läätsed muutunud kõrgekvaliteediliste läätsede sünonüümiks. Erinevad läätsede tootjad on fluoriidile asendusi otsinud. Fluor-kroonklaas on üks neist ning AD-klaas, ED-klaas ja UD-klaas on sellised asendajad.

Rainpoo kaldkaamerad kasutavad kaamera objektiivina äärmiselt madala dispersiooniga ED-klaasi, et muuta aberratsioon ja moonutused väga väikeseks. Mitte ainult ei vähenda kihistumise tõenäosust, vaid ka 3D-mudeli efekt on oluliselt paranenud, mis parandab oluliselt hoone nurkade ja fassaadi mõju.

2, Moonutused

2.1 Mis on moonutus

Objektiivi moonutamine on tegelikult üldmõiste perspektiivi moonutamiseks, st perspektiivi põhjustatud moonutamiseks. Selline moonutus mõjutab fotogrammeetria täpsust väga halvasti. Fotogrammeetria eesmärk on ju reprodutseerida, mitte liialdada, mistõttu on nõutav, et fotod kajastaksid võimalikult palju maapinna omaduste tegelikku mõõtkava.

Kuid kuna see on läätse omane omadus (kumer lääts koondab valgust ja nõguslääts hajutab valgust), on optilises disainis väljendatud seos järgmine: puutuja tingimust moonutuste kõrvaldamiseks ja siinustingimust diafragma kooma kõrvaldamiseks ei saa täita samal ajal, seega moonutus ja optiline kromaatiline aberratsioon Sama ei saa täielikult kõrvaldada, ainult parandada.

Ülaltoodud joonisel on pildi kõrguse ja objekti kõrguse vahel proportsionaalne seos ning nende kahe suhe on suurendus.

Ideaalses pildistamissüsteemis hoitakse objekti tasapinna ja läätse vaheline kaugus fikseerituna ja suurendus on teatud väärtus, nii et kujutise ja objekti vahel on ainult proportsionaalne suhe, moonutusi pole üldse.

Kuid tegelikus pildistamissüsteemis, kuna peakiire sfääriline aberratsioon muutub koos väljanurga suurenemisega, ei ole suurendus enam konjugeeritud objektide paari kujutise tasapinnal konstant, st suurendus pildi keskpunkt ja serva suurendus on ebaühtlased, pilt kaotab sarnasuse objektiga. Seda pilti deformeerivat defekti nimetatakse moonutuseks.

2.2 Kuidas mõjutab moonutus täpsust

Esiteks mõjutab AT (Aerial Triangulation) viga tiheda punktipilve viga ja seega ka 3D-mudeli suhtelist viga. Seetõttu on ruutkeskmine (RMS of Reprojection Error) üks olulisi näitajaid, mis objektiivselt peegeldavad lõplikku modelleerimise täpsust. RMS-väärtust kontrollides saab 3D-mudeli täpsust lihtsalt hinnata. Mida väiksem on RMS väärtus, seda suurem on mudeli täpsus.

2.3 Millised tegurid mõjutavad objektiivi moonutusi?

fookuskaugus
Üldiselt, mida pikem on fikseeritud fookusega objektiivi fookuskaugus, seda väiksem on moonutus; mida lühem on fookuskaugus, seda suurem on moonutus. Kuigi ülipika fookuskaugusega objektiivi (teleobjektiivi) moonutus on niigi väga väike, ei saa tegelikult lennukõrguse ja muude parameetrite arvessevõtmiseks ka õhumõõtmiskaamera objektiivi fookuskaugust määrata. nii kaua.Näiteks järgmisel pildil on Sony 400mm teleobjektiiv. Näete, et objektiivi moonutus on väga väike, peaaegu kontrollitud 0,5% piires. Aga probleem on selles, et kui kasutada seda objektiivi 1cm resolutsiooniga fotode kogumiseks ja lennukõrgus on juba 820m.lase droonil sellisel kõrgusel lennata on täiesti ebareaalne.

Objektiivi töötlemine

Objektiivi töötlemine on läätsede tootmisprotsessi kõige keerulisem ja kõrgeima täpsusega etapp, mis hõlmab vähemalt 8 protsessi. Eelprotsess hõlmab nitraatmaterjali-tünni voltimist-liiva riputamist-lihvimist ning järelprotsess võtab südamiku-katmist-adhesiooni-tindiga katmist. Töötlemise täpsus ja töötlemiskeskkond määravad otseselt optiliste läätsede lõpliku täpsuse.

Madal töötlemistäpsus mõjutab kujutise moonutusi hukatuslikult, mis põhjustab otseselt objektiivi ebaühtlaseid moonutusi, mida ei saa parameetreid määrata ega korrigeerida, mis mõjutab tõsiselt 3D-mudeli täpsust.

Objektiivi paigaldus

joonisel fig 1 on kujutatud läätse kallet läätse paigaldamise ajal;

Joonis 2 näitab, et lääts ei ole läätse paigaldamise ajal kontsentriline;

Joonis 3 näitab õiget paigaldust.

Ülaltoodud kolmel juhul on kahel esimesel juhul kasutatud paigaldusmeetodid kõik "valed" kokkupanek, mis hävitab parandatud struktuuri, mille tulemuseks on mitmesugused probleemid, nagu udune, ebaühtlane ekraan ja hajumine. Seetõttu on töötlemise ja kokkupanemise ajal endiselt vajalik range täpsuskontroll.

Objektiivi kokkupaneku protsess

Objektiivi kokkupanemise protsess viitab üldise objektiivi mooduli ja pildianduri protsessile. Sellised parameetrid nagu orientatsioonielemendi põhipunkti asukoht ja tangentsiaalne moonutus kaamera kalibreerimisparameetrites kirjeldavad koosteveast tingitud probleeme.

Üldjuhul võib taluda väikest hulka montaaživigu (muidugi, mida suurem on montaaži täpsus, seda parem). Kuni kalibreerimisparameetrid on täpsed, saab kujutise moonutusi täpsemalt arvutada ja seejärel kujutise moonutusi eemaldada. Vibratsioon võib põhjustada ka objektiivi kerget nihkumist ja põhjustada objektiivi moonutuste parameetrite muutumist. Seetõttu tuleb traditsiooniline õhumõõtmiskaamera fikseerida ja teatud aja möödudes uuesti kalibreerida.

2.3 Rainpoo kaldkaamera objektiiv

Kahekordne Gauβ struktuur

Kaldusfotograafias esitatakse objektiivile palju nõudeid: see peab olema väikese suurusega, kerge, vähese pildimoonutuse ja kromaatilise aberratsiooniga, kõrge värvide taasesitusega ja kõrge eraldusvõimega. Objektiivi struktuuri kujundamisel kasutab Rainpoo objektiiv topelt Gauβ struktuuri, nagu on näidatud joonisel:
Struktuur on jagatud objektiivi esiosaks, diafragmaks ja objektiivi tagumiseks osaks. Esi- ja tagaosa võivad diafragma suhtes tunduda "sümmeetrilised". Selline struktuur võimaldab osal esi- ja tagaküljel tekkivatest kromaatilistest aberratsioonidest üksteist tühistada, seega on sellel suured eelised kalibreerimisel ja objektiivi suuruse kontrollimisel hilises staadiumis.

Asfääriline peegel

Viie objektiiviga integreeritud kaldkaamera puhul kaalub iga objektiiv kahekordse kaalu korral viis korda; kui iga objektiiv kahekordistub, siis kaldkaamera suurus on vähemalt kaks korda suurem. Seetõttu tuleb projekteerimisel kasutada asfäärilisi läätsi, et saavutada kõrgetasemeline pildikvaliteet, tagades samas, et aberratsioon ja helitugevus on võimalikult väikesed.

Asfäärilised läätsed suudavad läbi sfäärilise pinna hajutatud valguse uuesti fookusesse suunata, mitte ainult ei saavuta suuremat eraldusvõimet, muudavad värvide reprodutseerimise astme kõrgeks, vaid suudavad viia ka aberratsiooni korrigeerimise lõpule väikese arvu objektiividega, vähendada tehtavate läätsede arvu. kaamera on kergem ja väiksem.

Moonutuste korrigeerimine tehnika

Viga monteerimisprotsessis põhjustab objektiivi tangentsiaalse moonutuse suurenemist. Selle koostevea vähendamine on moonutuste korrigeerimise protsess. Järgmisel joonisel on kujutatud objektiivi tangentsiaalse moonutuse skemaatiline diagramm. Üldiselt on moonutuste nihe alumise vasaku nurga – ülemise parema nurga suhtes sümmeetriline, mis näitab, et objektiivi pöördenurk on suunaga risti, mis on põhjustatud montaaživigadest.

Seetõttu on Rainpoo kõrge pildistamise täpsuse ja kvaliteedi tagamiseks läbi viinud rea rangeid projekteerimis-, töötlemis- ja montaažikontrolle:

Projekteerimise varajases staadiumis, et tagada läätsede kokkupaneku koaksiaalsus, nii palju kui võimalik tagada, et kõik läätsede paigaldustasandid töödeldakse ühe kinnitusega;

② Imporditud sulamite treitööriistade kasutamine ülitäpsetel treipinkidel, et tagada, et töötlemistäpsus saavutaks IT6 taseme, eriti tagamaks, et koaksiaalsuse tolerants on 0,01 mm;

③Iga objektiiv on varustatud ülitäpsete volframist terasest pistikumõõturitega sisemisel ringikujulisel pinnal (iga suurus sisaldab vähemalt 3 erinevat tolerantsistandardit), iga osa kontrollitakse rangelt ning asendi tolerantsid, nagu paralleelsus ja perpendikulaarsus, tuvastatakse kolme koordinaadiga mõõteriist;

④Pärast iga objektiivi tootmist tuleb seda kontrollida, sealhulgas projektsiooni eraldusvõimet ja diagrammi teste ning erinevaid indikaatoreid, nagu objektiivi eraldusvõime ja värvide taasesitus.