Com afecten l'aberració cromàtica i la distorsió a l'ima

1.aberració cromàtica

1.1 Què és l'aberració cromàtica

L'aberració cromàtica és causada per la diferència en la transmissivitat del material. La llum natural es compon de la regió de llum visible amb un rang de longitud d'ona de 390 a 770 nm, i la resta són l'espectre que l'ull humà no pot veure. Com que els materials tenen diferents índexs de refracció per a diferents longituds d'ona de llum de color, cada llum de color té una posició i un augment d'imatge diferents, el que resulta en un cromatisme de posició.

1.2 Com afecta l'aberració cromàtica la qualitat de la imatge

(1) A causa de les diferents longituds d'ona i l'índex de refracció dels diferents colors de la llum, el punt de l'objecte no es pot enfocar bé en UN punt d'imatge perfecte, de manera que la foto quedarà borrosa.

(2) També, a causa de la diferent ampliació de diferents colors, hi haurà "línies de l'arc de Sant Martí" a la vora dels punts de la imatge.

1.3 Com afecta l'aberració cromàtica al model 3D

Quan els punts d'imatge tenen "línies de l'arc de Sant Martí", afectarà el programari de modelatge 3D perquè coincideixi amb el mateix punt. Per a un mateix objecte, la concordança de tres colors pot provocar un error a causa de les "línies de l'arc de Sant Martí". Quan aquest error s'acumula prou gran, provocarà "estratificació".

1.4 Com eliminar l'aberració cromàtica

L'ús de diferents índexs de refracció i diferents combinacions de dispersió de vidre poden eliminar l'aberració cromàtica. Per exemple, utilitzeu vidre d'índex de refracció baix i de baixa dispersió com a lents convexes i d'alt índex de refracció i vidre d'alta dispersió com a lents còncaves.

Aquesta lent combinada té una distància focal més curta a la longitud d'ona mitjana i una distància focal més llarga als raigs d'ona llarga i curta. Ajustant la curvatura esfèrica de la lent, les distàncies focals de la llum blava i vermella poden ser exactament iguals, cosa que elimina bàsicament l'aberració cromàtica.

Espectre secundari

Però l'aberració cromàtica no es pot eliminar completament. Després d'utilitzar la lent combinada, l'aberració cromàtica restant s'anomena "espectre secundari". Com més llarga sigui la distància focal de la lent, més aberració cromàtica queda. Per tant, per a les prospeccions aèries que requereixen mesures d'alta precisió, no es pot ignorar l'espectre secundari.

En teoria, si la banda de llum es pot dividir en intervals blau-verd i verd-vermell, i s'apliquen tècniques acromàtiques a aquests dos intervals, l'espectre secundari es pot eliminar bàsicament. Tanmateix, s'ha demostrat mitjançant càlculs que si és acromàtic per a la llum verda i la llum vermella, l'aberració cromàtica de la llum blava es fa gran; si és acromàtic per a la llum blava i la llum verda, l'aberració cromàtica de la llum vermella es fa gran. Sembla que aquest és un problema difícil i no té resposta, l'espectre secundari obstinat no es pot eliminar completament.

Apocromàtic（APO）tecnologia

Afortunadament, els càlculs teòrics han trobat una manera per a l'APO, que és trobar un material de lent òptica especial la dispersió relativa de la llum blava a la llum vermella és molt baixa i la de la llum blava a la llum verda és molt alta.

La fluorita és un material tan especial, la seva dispersió és molt baixa i una part de la dispersió relativa és propera a moltes ulleres òptiques. La fluorita té un índex de refracció relativament baix, és lleugerament soluble en aigua i té poca capacitat de processament i estabilitat química, però a causa de les seves excel·lents propietats acromàtiques, es converteix en un material òptic preciós.

Hi ha molt poques fluorita pura a granel que es poden utilitzar per a materials òptics a la natura, juntament amb el seu alt preu i dificultat de processament, les lents de fluorita s'han convertit en sinònims de lents de gamma alta. Diversos fabricants de lents no han escatimat esforços per trobar substituts de la fluorita. El vidre de corona de fluor és un d'ells, i el vidre AD, el vidre ED i el vidre UD són aquests substituts.

Les càmeres obliqües Rainpoo utilitzen vidre ED de dispersió extremadament baixa com a lent de la càmera per fer que l'aberració i la distorsió siguin molt petites. No només redueix la probabilitat d'estratificació, sinó que també s'ha millorat molt l'efecte del model 3D, cosa que millora significativament l'efecte de les cantonades i la façana de l'edifici.

2, Distorsió

2.1 Què és la distorsió

La distorsió de la lent és en realitat un terme general per a la distorsió de la perspectiva, és a dir, la distorsió causada per la perspectiva. Aquest tipus de distorsió tindrà una molt mala influència en la precisió de la fotogrametria. Al cap i a la fi, el propòsit de la fotogrametria és reproduir, no exagerar, per la qual cosa es requereix que les fotos reflecteixin la informació a escala real de les característiques del sòl tant com sigui possible.

Però com que aquesta és la característica inherent de la lent (la lent convexa convergeix la llum i la lent còncava divergeix la llum), la relació expressada en el disseny òptic és: la condició tangent per eliminar la distorsió i la condició sinusoïdal per eliminar el coma del diafragma no es poden satisfer a al mateix temps, de manera que la distorsió i l'aberració cromàtica òptica no es poden eliminar completament, només millorar.

A la figura anterior, hi ha una relació proporcional entre l'alçada de la imatge i l'alçada de l'objecte, i la relació entre ambdues és l'ampliació.

En un sistema d'imatge ideal, la distància entre el pla de l'objecte i la lent es manté fixa i l'ampliació és un valor determinat, de manera que només hi ha una relació proporcional entre la imatge i l'objecte, sense cap distorsió.

Tanmateix, en el sistema d'imatge real, com que l'aberració esfèrica del raig principal varia amb l'augment de l'angle del camp, l'ampliació ja no és una constant en el pla d'imatge d'un parell d'objectes conjugats, és a dir, l'ampliació en el centre de la imatge i l'ampliació de la vora són inconsistents, la imatge perd la seva semblança amb l'objecte. Aquest defecte que deforma la imatge s'anomena distorsió.

2.2 Com afecta la distorsió a la precisió

En primer lloc, l'error de AT (triangulació aèria) afectarà l'error del núvol de punts dens i, per tant, l'error relatiu del model 3D. Per tant, l'arrel quadrada mitjana (RMS of Reprojection Error) és un dels indicadors importants que reflecteixen objectivament la precisió final del modelatge. Comprovant el valor RMS, es pot jutjar simplement la precisió del model 3D. Com més petit sigui el valor RMS, més gran serà la precisió del model.

2.3 Quins són els factors que afecten la distorsió de la lent

longitud focal
En general, com més llarga sigui la distància focal d'una lent d'enfocament fix, menor serà la distorsió; com més curta sigui la distància focal, més gran serà la distorsió. Tot i que la distorsió de la lent de distància focal ultra llarga (lent tele) ja és molt petita, de fet, per tenir en compte l'alçada del vol i altres paràmetres, la distància focal de la lent de la càmera d'enquesta aèria no es pot tan llarg.Per exemple, la imatge següent és una lent tele de 400 mm de Sony. Podeu veure que la distorsió de la lent és molt petita, gairebé controlada en un 0,5%. Però el problema és que si utilitzeu aquesta lent per recollir fotos a una resolució d'1 cm, i l'altitud de vol ja és de 820 m, deixar que el drone volgui a aquesta altitud és completament irreal.

Processament de lents

El processament de lents és el pas més complex i de major precisió en el procés de producció de lents, que inclou almenys 8 processos. El preprocés inclou material de nitrat: plegat de barril, sorra penjant i mòlta, i el postprocés té un recobriment de tinta d'adhesió, recobriment de nucli. La precisió del processament i l'entorn de processament determinen directament la precisió final de les lents òptiques.

La baixa precisió de processament té un efecte fatal sobre la distorsió de la imatge, que condueix directament a una distorsió desigual de la lent, que no es pot parametritzar ni corregir, cosa que afectarà seriosament la precisió del model 3D.

Instal·lació de lents

La figura 1 mostra la inclinació de la lent durant el procés d'instal·lació de la lent;

La figura 2 mostra que la lent no és concèntrica durant el procés d'instal·lació de la lent;

La figura 3 mostra la instal·lació correcta.

En els tres casos anteriors, els mètodes d'instal·lació en els dos primers casos són tots un muntatge "equivocat", que destruirà l'estructura corregida, donant lloc a diversos problemes com ara pantalla borrosa, desigual i dispersió. Per tant, encara es requereix un estricte control de precisió durant el processament i el muntatge.

Procés de muntatge de la lent

El procés de muntatge de la lent es refereix al procés del mòdul global de la lent i del sensor d'imatge. Els paràmetres com ara la posició del punt principal de l'element d'orientació i la distorsió tangencial en els paràmetres de calibratge de la càmera descriuen els problemes causats per l'error de muntatge.

En termes generals, es pot tolerar una petita gamma d'errors de muntatge (per descomptat, com més gran sigui la precisió del muntatge, millor). Sempre que els paràmetres de calibratge siguin precisos, la distorsió de la imatge es pot calcular amb més precisió i després es pot eliminar la distorsió de la imatge. La vibració també pot provocar que la lent es mogui lleugerament i que canviïn els paràmetres de distorsió de la lent. És per això que la càmera de prospecció aèria tradicional s'ha de reparar i tornar a calibrar després d'un període de temps.

2.3 Lent de la càmera obliqua de Rainpoo

Doble Gauβ estructura

La fotografia obliqua té molts requisits perquè la lent sigui petita en grandària, lleugera en pes, baixa distorsió de la imatge i aberració cromàtica, alta reproducció del color i alta resolució. Quan es dissenya l'estructura de la lent, la lent de Rainpoo utilitza una estructura Gauβ doble, tal com es mostra a la figura:
L'estructura es divideix en la part davantera de la lent, el diafragma i la part posterior de la lent. La part davantera i posterior poden semblar "simètriques" respecte al diafragma. Aquesta estructura permet que algunes de les aberracions cromàtiques generades a la part davantera i posterior s'anul·lin mútuament, de manera que té grans avantatges en el calibratge i el control de la mida de la lent en l'etapa tardana.

Mirall asfèric

Per a una càmera obliqua integrada amb cinc lents, si cada lent duplica el seu pes, la càmera pesarà cinc vegades; si cada lent duplica la seva longitud, la càmera obliqua almenys duplicarà la seva mida. Per tant, a l'hora de dissenyar, per tal d'aconseguir un alt nivell de qualitat d'imatge i alhora garantir que l'aberració i el volum siguin el més petits possibles, s'han d'utilitzar lents asfèriques.

Les lents asfèriques poden tornar a enfocar la llum dispersa per la superfície esfèrica cap al focus, no només poden obtenir una resolució més alta, augmentar el grau de reproducció del color, sinó que també poden completar la correcció de l'aberració amb un nombre reduït de lents, reduir el nombre de lents a fer. la càmera és més lleugera i petita.

Correcció de distorsió tecnologia

L'error en el procés de muntatge farà que la distorsió tangencial de la lent augmenti. Reduir aquest error de muntatge és el procés de correcció de la distorsió. La figura següent mostra el diagrama esquemàtic de la distorsió tangencial d'una lent. En general, el desplaçament de la distorsió és simètric respecte a la part inferior esquerra, la cantonada superior dreta, cosa que indica que la lent té un angle de rotació perpendicular a la direcció, causat per errors de muntatge.

Per tant, per garantir l'alta precisió i qualitat de la imatge, Rainpoo ha realitzat una sèrie de controls estrictes sobre el disseny, el processament i el muntatge:

En l'etapa inicial del disseny, per garantir la coaxialitat del muntatge de la lent, en la mesura del possible per assegurar-se que tots els plans d'instal·lació de la lent es processin amb una subjecció;

② Ús d'eines de tornejat d'aliatge importat en torns d'alta precisió per garantir que la precisió de mecanitzat assoleixi el nivell IT6, especialment per garantir que la tolerància de coaxialitat sigui de 0,01 mm;

③Cada lent està equipada amb un conjunt de mesuradors d'endoll d'acer de tungstè d'alta precisió a la superfície circular interior (cada mida conté almenys 3 estàndards de tolerància diferents), cada part s'inspecciona estrictament i les toleràncies de posició com ara el paral·lelisme i la perpendicularitat es detecten mitjançant un instrument de mesura de tres coordenades;

④Després de produir cada lent, s'ha d'inspeccionar, incloses les proves de resolució de projecció i gràfics, i diversos indicadors com ara la resolució i la reproducció del color de la lent.