1. kromatik sapma
1.1 Renk sapması nedir
Renk sapmasına, malzemenin geçirgenliğindeki farklılık neden olur. Doğal ışık, dalga boyu aralığı 390 ila 770 nm olan görünür ışık bölgesinden oluşur ve geri kalanı insan gözünün göremediği spektrumdur. Malzemeler, renkli ışığın farklı dalga boyları için farklı kırılma indekslerine sahip olduğundan, her renkli ışığın farklı bir görüntüleme konumu ve büyütmesi vardır, bu da konumun kromatizmasına neden olur.
1.2 Renk sapmaları görüntü kalitesini nasıl etkiler
(1) Farklı ışık renklerinin farklı dalga boyları ve kırılma indisi nedeniyle, nesne noktası tek bir mükemmel görüntü noktasına tam olarak odaklanamaz, bu nedenle fotoğraf bulanık olacaktır.
(2) Ayrıca, farklı renklerin farklı büyütmelerinden dolayı, görüntü noktalarının kenarında "gökkuşağı çizgileri" olacaktır.
1.3 Renk sapmaları 3B modeli nasıl etkiler?
Görüntü noktalarının "gökkuşağı çizgileri" olması, 3B modelleme yazılımının aynı noktaya uymasını etkileyecektir. Aynı nesne için, üç rengin eşleşmesi "gökkuşağı çizgileri" nedeniyle bir hataya neden olabilir. Bu hata yeterince büyük biriktiğinde, “tabakalaşmaya” neden olur.
1.4 Renk sapmaları nasıl ortadan kaldırılır
Farklı kırılma indisi ve farklı cam kombinasyonunun kullanılması renk sapmasını ortadan kaldırabilir. Örneğin, dışbükey mercekler olarak düşük kırılma indisi ve düşük dağılımlı cam ve içbükey mercekler olarak yüksek kırılma indisi ve yüksek dağılımlı cam kullanın.
Böyle bir kombine lens, orta dalga boyunda daha kısa odak uzunluğuna ve uzun ve kısa dalga ışınlarında daha uzun odak uzunluğuna sahiptir. Merceğin küresel eğriliğini ayarlayarak, mavi ve kırmızı ışığın odak uzunlukları tam olarak eşit olabilir, bu da temelde renk sapmasını ortadan kaldırır.
İkincil spektrum
Ancak renk sapmaları tamamen ortadan kaldırılamaz. Birleşik lens kullanıldıktan sonra, kalan renk sapmasına "ikincil spektrum" adı verilir. Merceğin odak uzaklığı ne kadar uzun olursa, renk sapmaları 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 aralıklara bölünebilirse ve bu iki aralığa akromatik teknikler uygulanırsa, ikincil spektrum temelde ortadan kaldırılabilir. Bununla birlikte, yeşil ışık ve kırmızı ışık için renksiz ise, mavi ışığın renk sapmasının büyük olduğu hesaplama ile kanıtlanmıştır; mavi ışık ve yeşil ışık için akromatik ise, kırmızı ışığın renk sapması büyür. Görünüşe göre bu zor bir problem ve cevabı yok, inatçı ikincil spektrum tamamen ortadan kaldırılamaz.
Apochromatic（APO）teknoloji
Neyse ki, teorik hesaplamalar APO için, mavi ışığın kırmızı ışığa göreceli dağılımı çok düşük ve mavi ışığın yeşil ışığa göre dağılımı çok yüksek olan özel bir optik lens malzemesi bulmanın bir yolunu 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 biraz çözünür ve zayıf bir işleme kabiliyetine ve kimyasal stabiliteye sahiptir, ancak mükemmel akromatik özellikleri nedeniyle değerli bir optik malzeme haline gelir.
Doğada optik malzemeler için kullanılabilen çok az saf yığın florit vardır, yüksek fiyatları ve işlemedeki zorluklarla birleştiğinde, florit mercekler üst düzey merceklerle eşanlamlı hale gelmiştir. Çeşitli lens Üreticileri, florit yerine başka bir şey bulmak için hiçbir çabadan kaçınmadı. Flor kaplama cam bunlardan biridir ve AD camı, ED camı ve UD camı bu tür ikamelerdir.
Rainpoo eğik kameraları, sapma ve distorsiyonun çok küçük olmasını sağlamak için kamera lensi olarak son derece düşük dağılımlı ED cam kullanır. Sadece tabakalaşma olasılığını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda 3B model etkisi büyük ölçüde iyileştirildi, bu da bina köşelerinin ve cephesinin etkisini önemli ölçüde geliştirdi.
2 、 Bozulma
2.1 Bozulma nedir
Lens distorsiyonu aslında perspektif distorsiyonu, yani perspektifin neden olduğu distorsiyon için genel bir terimdir. Bu tür bir distorsiyon, fotogrametrinin doğruluğu üzerinde çok kötü bir etkiye sahip olacaktır. Sonuçta fotogrametrinin amacı abartmak değil çoğaltmaktır, bu nedenle fotoğrafların mümkün olduğunca zemin özelliklerinin gerçek ölçek bilgilerini yansıtması gerekir.
Ancak bu, merceğin doğal özelliği olduğundan (dışbükey mercek ışığı birleştirir ve içbükey mercek ışığı uzaklaştırır), optik tasarımda ifade edilen ilişki şudur: bozulmayı ortadan kaldırmak için teğet koşulu ve diyaframın komasını ortadan kaldırmak için sinüs koşulu, aynı zamanda distorsiyon ve optik renk sapmaları Aynı şey tamamen ortadan kaldırılamaz, sadece iyileştirilebilir.
Yukarıdaki şekilde, görüntü yüksekliği ile nesne yüksekliği arasında orantılı bir ilişki vardır ve ikisi arasındaki oran büyütmedir.
İdeal bir görüntüleme sisteminde, nesne düzlemi ile mercek arasındaki mesafe sabit tutulur ve büyütme belirli bir değerdir, bu nedenle görüntü ile nesne arasında sadece orantılı bir ilişki vardır, hiç bozulma olmaz.
Bununla birlikte, gerçek görüntüleme sisteminde, ana ışının küresel sapması alan açısının artmasıyla değiştiğinden, büyütme artık bir çift eşlenik nesnenin görüntü düzleminde sabit değildir, yani içindeki büyütme görüntünün merkezi ve kenarın büyütülmesi tutarsızsa, görüntü nesneye olan benzerliğini kaybeder. Görüntüyü deforme eden bu kusur, distorsiyon olarak adlandırılır.
2.2 Bozulma doğruluğu nasıl etkiler
İlk olarak, AT hatası (Havadan Üçgenleştirme) yoğun nokta bulutunun hatasını ve dolayısıyla 3B modelin göreceli hatasını etkileyecektir. Bu nedenle, kök ortalama kare (Yeniden Projeksiyon Hatasının RMS'si), nihai modelleme doğruluğunu objektif olarak yansıtan önemli göstergelerden biridir. RMS değerini kontrol ederek, 3B modelin doğruluğu basitçe değerlendirilebilir. RMS değeri ne kadar küçükse, modelin doğruluğu o kadar yüksek olur.
2.3 Lens bozulmasını etkileyen faktörler nelerdir
odak uzaklığı
Genel olarak, sabit odaklı bir lensin odak uzaklığı ne kadar uzunsa, distorsiyon o kadar az olur; odak uzaklığı ne kadar kısa olursa distorsiyon o kadar büyük olur. Ultra uzun odak uzaklığına sahip merceğin (tele mercek) distorsiyonu, uçuş yüksekliğini ve diğer parametreleri hesaba katmak için zaten çok küçük olmasına rağmen, hava araştırma kamerasının merceğinin odak uzaklığı olamaz. o kadar uzun.Örneğin, aşağıdaki resim bir Sony 400mm tele lenstir. Lens distorsiyonunun çok küçük olduğunu ve neredeyse% 0,5 oranında kontrol edildiğini görebilirsiniz. Ancak sorun şu ki, bu lensi 1 cm çözünürlükte fotoğraf toplamak için kullanırsanız ve uçuş yüksekliği zaten 820m. Bu irtifada uçmak için drone yapmak tamamen gerçekçi değildir.
Lens işleme
Lens işleme, lens üretim sürecindeki en karmaşık ve en hassas adımdır ve en az 8 işlemi içerir. Ön işlem, nitrat malzeme-fıçı katlama-kum asma-öğütme içerir ve son işlem, çekirdek kaplama-yapıştırma-mürekkep kaplamasını alır. İşleme doğruluğu ve işleme ortamı, optik lenslerin nihai doğruluğunu doğrudan belirler.
Düşük işlem doğruluğu, görüntüleme bozulmasında ölümcül bir etkiye sahiptir, bu da doğrudan, parametrelendirilemeyen veya düzeltilemeyen eşit olmayan lens bozulmasına yol açar ve bu da 3D modelin doğruluğunu ciddi şekilde etkiler.
Lens kurulumu
Şekil 1, lens takma işlemi sırasında lens eğimini gösterir;
Şekil 2, lensin yerleştirme işlemi sırasında lensin eş merkezli olmadığını göstermektedir;
Şekil 3, doğru kurulumu göstermektedir.
Yukarıdaki üç durumda, ilk iki durumdaki kurulum yöntemlerinin tümü "yanlış" montajdır, bu da düzeltilmiş yapıyı tahrip eder ve bulanık, düzensiz ekran ve dağılma gibi çeşitli sorunlara neden olur. Bu nedenle, işleme ve montaj sırasında hala sıkı hassasiyet kontrolü gereklidir.
Lens montaj süreci
Lens montaj işlemi, genel lens modülü ve görüntüleme sensörü sürecini ifade eder. Oryantasyon elemanının ana noktasının konumu ve kamera kalibrasyon parametrelerindeki teğetsel bozulma gibi parametreler, montaj hatasından kaynaklanan sorunları açıklar.
Genel olarak, küçük bir montaj hatası aralığı tolere edilebilir (tabii ki, montaj doğruluğu ne kadar yüksekse, o kadar iyidir). Kalibrasyon parametreleri doğru olduğu sürece görüntü bozulması daha doğru hesaplanabilir ve ardından görüntü bozulması giderilebilir. Titreşim ayrıca lensin hafifçe hareket etmesine ve lens distorsiyon parametrelerinin değişmesine neden olabilir. Bu nedenle, geleneksel hava araştırma kamerasının bir süre sonra sabitlenmesi ve yeniden kalibre edilmesi gerekir.
2.3 Rainpoo'nun eğik kamera merceği
Çift Gauβ yapı
Eğik fotoğrafçılığın, lensin küçük olması, hafif olması, düşük görüntü bozulması ve renk sapması, yüksek renk üretimi ve yüksek çözünürlük gibi birçok gereksinimi vardır. Lens yapısını tasarlarken, Rainpoo'nun lensi şekilde gösterildiği gibi çift Gauβ yapısı kullanır:
Yapı, lensin ön tarafı, diyafram ve lensin arkası olarak ikiye ayrılmıştır. Ön ve arka, diyaframa göre "simetrik" görünebilir. Böyle bir yapı, önde ve arkada oluşan bazı renk sapmalarının birbirini iptal etmesine izin verir, bu nedenle geç aşamada kalibrasyon ve lens boyutu kontrolünde büyük avantajlara sahiptir.
Asferik ayna
Beş lensle entegre edilmiş eğik bir kamera için, her lensin ağırlığı iki katına çıkarsa, fotoğraf makinesi beş kat ağırlığa sahip olacaktır; her merceğin uzunluğu iki katına çıkarsa, eğik kameranın boyutu en az iki katına çıkar. Bu nedenle, tasarım yaparken yüksek düzeyde görüntü kalitesi elde etmek ve aynı zamanda aberasyon ve hacmin olabildiğince küçük olmasını sağlamak için asferik lensler kullanılmalıdır.
Asferik lensler, küresel yüzey boyunca dağılan ışığı tekrar odak noktasına odaklayabilir, yalnızca daha yüksek çözünürlük elde etmekle kalmaz, renk üretim derecesini yüksek hale getirebilir, aynı zamanda az sayıda lensle sapma düzeltmesini tamamlayabilir, yapılacak lens sayısını azaltabilir kamera daha hafif ve daha küçük.
Bozulma düzeltmesi teknoloji
Montaj sürecindeki hata, lens teğetsel bozulmasının artmasına neden olacaktır. Bu montaj hatasını azaltmak, distorsiyon düzeltme işlemidir. Aşağıdaki şekil, bir merceğin teğetsel bozulmasının şematik diyagramını göstermektedir. Genel olarak, distorsiyon yer değiştirmesi sol alt köşeye - sağ üst köşeye - göre simetriktir ve lensin 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 denetim gerçekleştirmiştir:
Tasarımın ilk aşamasında, lens montajının koaksiyelliğini sağlamak için, mümkün olduğunca tüm lens yerleştirme düzlemlerinin tek bir kelepçeleme ile işlenmesini sağlamak için;
②Özellikle koaksiyellik toleransının 0,01 mm olmasını sağlamak için işleme doğruluğunun IT6 seviyesine ulaşmasını sağlamak için yüksek hassasiyetli torna tezgahlarında ithal alaşım tornalama aletlerinin kullanılması;
③Her lens, iç dairesel yüzeyde bir dizi yüksek hassasiyetli tungsten çelik tapa ölçer ile donatılmıştır (her boyutta en az 3 farklı tolerans standardı içerir), her bir parça sıkı bir şekilde incelenir ve paralellik ve dikeylik gibi konum toleransları, bir üç koordinatlı ölçüm cihazı;
④Her lens üretildikten sonra, projeksiyon çözünürlüğü ve grafik testleri ve lensin çözünürlüğü ve renk reprodüksiyonu gibi çeşitli göstergeler de dahil olmak üzere incelenmelidir.
Rainpoo lenslerinin RMS'si tec