1.chromatická aberácia
1.1 Čo je to chromatická aberácia
Chromatická aberácia je spôsobená rozdielom v priepustnosti materiálu. Prirodzené svetlo sa skladá z oblasti viditeľného svetla s rozsahom vlnových dĺžok 390 až 770 nm a zvyšok tvorí spektrum, ktoré ľudské oko nevidí. Pretože materiály majú rôzne indexy lomu pre rôzne vlnové dĺžky farebného svetla, každé farebné svetlo má inú zobrazovaciu polohu a zväčšenie, čo vedie k chromatizmu polohy.
1.2 Ako chromatická aberácia ovplyvňuje kvalitu obrazu
(1) Kvôli rôznym vlnovým dĺžkam a indexu lomu rôznych farieb svetla nie je možné objektový bod dobre zaostriť do JEDNÉHO dokonalého obrazového bodu, takže fotografia bude rozmazaná.
(2) Tiež v dôsledku rôzneho zväčšenia rôznych farieb budú na okraji obrazových bodov "dúhové čiary".
1.3 Ako chromatická aberácia ovplyvňuje 3D model
Keď majú body obrazu „dúhové čiary“, ovplyvní to, že softvér na 3D modelovanie sa zhoduje s rovnakým bodom. Pre ten istý objekt môže zhoda troch farieb spôsobiť chybu v dôsledku „dúhových čiar“. Keď sa táto chyba nahromadí dostatočne veľká, spôsobí „stratifikáciu“.
1.4 Ako odstrániť chromatickú aberáciu
Použitie rôzneho indexu lomu a rôznej disperzie kombinácie skla môže eliminovať chromatickú aberáciu. Napríklad použite sklo s nízkym indexom lomu a nízkou disperziou ako konvexné šošovky a sklo s vysokým indexom lomu a vysokou disperziou ako konkávne šošovky.
Takáto kombinovaná šošovka má kratšiu ohniskovú vzdialenosť pri strednej vlnovej dĺžke a dlhšiu ohniskovú vzdialenosť pri dlhovlnných a krátkovlnných lúčoch. Úpravou sférického zakrivenia šošovky môžu byť ohniskové vzdialenosti modrého a červeného svetla presne rovnaké, čo v podstate eliminuje chromatickú aberáciu.
Sekundárne spektrum
Ale chromatickú aberáciu nemožno úplne odstrániť. Po použití kombinovanej šošovky sa zostávajúca chromatická aberácia nazýva „sekundárne spektrum“. Čím dlhšia je ohnisková vzdialenosť objektívu, tým viac zostávajúcich chromatických aberácií. Preto pri leteckom prieskume, ktorý si vyžaduje vysoko presné merania, nemožno ignorovať sekundárne spektrum.
Teoreticky, ak sa svetelný pás dá rozdeliť na modro-zelené a zeleno-červené intervaly a na tieto dva intervaly sa aplikujú achromatické techniky, sekundárne spektrum môže byť v podstate eliminované. Výpočtom sa však dokázalo, že ak je achromatické pre zelené svetlo a červené svetlo, chromatická aberácia modrého svetla sa zväčší; ak je achromatický pre modré svetlo a zelené svetlo, chromatická aberácia červeného svetla sa zväčší. Zdá sa, že ide o zložitý problém a bez odpovede, tvrdohlavé sekundárne spektrum nemožno úplne odstrániť.
Apochromatické（APO）tech
Našťastie teoretické výpočty našli spôsob pre APO, ktorým je nájsť špeciálny materiál optických šošoviek, ktorého relatívna disperzia modrého svetla k červenému svetlu je veľmi nízka a modrého svetla k zelenému svetlu veľmi vysoká.
Fluorit je taký špeciálny materiál, jeho disperzia je veľmi nízka a časť relatívnej disperzie je blízka mnohým optickým sklám. Fluorit má relatívne nízky index lomu, je málo rozpustný vo vode a má zlú spracovateľnosť a chemickú stabilitu, ale vďaka svojim vynikajúcim achromatickým vlastnostiam sa stáva vzácnym optickým materiálom.
Existuje len veľmi málo čistého sypkého fluoritu, ktorý je možné použiť na optické materiály v prírode, spolu s ich vysokou cenou a ťažkosťami pri spracovaní sa fluoritové šošovky stali synonymom pre špičkové šošovky. Rôzni výrobcovia šošoviek nešetrili úsilím nájsť náhradu za fluorit. Fluórovo-korunové sklo je jedným z nich a takéto náhrady sú AD sklo, ED sklo a UD sklo.
Šikmé kamery Rainpoo používajú ako šošovku fotoaparátu ED sklo s extrémne nízkym rozptylom, aby bola aberácia a skreslenie veľmi malé. Nielenže znižuje pravdepodobnosť stratifikácie, ale výrazne sa zlepšil aj efekt 3D modelu, čo výrazne zlepšuje efekt rohov budovy a fasády.
2, skreslenie
2.1 Čo je skreslenie
Skreslenie šošovky je vlastne všeobecný pojem pre skreslenie perspektívy, teda skreslenie spôsobené perspektívou. Tento druh skreslenia bude mať veľmi zlý vplyv na presnosť fotogrametrie. Koniec koncov, účelom fotogrametrie je reprodukovať, nie preháňať, preto sa vyžaduje, aby fotografie čo najviac odrážali skutočnú mierku prízemných prvkov.
Ale pretože ide o prirodzenú vlastnosť šošovky (konvexná šošovka zbieha svetlo a konkávna šošovka rozbieha svetlo), vzťah vyjadrený v optickom dizajne je: tangentová podmienka na elimináciu skreslenia a sínusová podmienka na elimináciu kómy membrány nemôžu byť splnené pri rovnaký čas, takže skreslenie a optická chromatická aberácia To isté sa nedá úplne odstrániť, iba vylepšiť.
Na obrázku vyššie je proporcionálny vzťah medzi výškou obrazu a výškou objektu a pomer medzi nimi je zväčšenie.
V ideálnom zobrazovacom systéme je vzdialenosť medzi rovinou objektu a šošovkou pevná a zväčšenie je určitá hodnota, takže medzi obrázkom a objektom existuje iba proporcionálny vzťah, žiadne skreslenie.
Avšak v skutočnom zobrazovacom systéme, keďže sférická aberácia hlavného lúča sa mení so zvyšujúcim sa uhlom poľa, zväčšenie už nie je konštantné na obrazovej rovine páru konjugovaných objektov, to znamená zväčšenie v stred obrazu a zväčšenie okraja sú nekonzistentné, obraz stráca podobnosť s objektom. Táto chyba, ktorá deformuje obraz, sa nazýva skreslenie.
2.2 Ako skreslenie ovplyvňuje presnosť
Po prvé, chyba AT (Aerial Triangulation) ovplyvní chybu hustého mračna bodov a tým aj relatívnu chybu 3D modelu. Preto je stredná odmocnina (RMS of Reprojection Error) jedným z dôležitých ukazovateľov, ktoré objektívne odrážajú konečnú presnosť modelovania. Skontrolovaním hodnoty RMS možno jednoducho posúdiť presnosť 3D modelu. Čím menšia je hodnota RMS, tým vyššia je presnosť modelu.
2.3 Aké sú faktory, ktoré ovplyvňujú skreslenie šošovky
ohnisková vzdialenosť
Vo všeobecnosti platí, že čím dlhšia je ohnisková vzdialenosť objektívu s pevným ohniskom, tým menšie je skreslenie; čím je ohnisková vzdialenosť kratšia, tým je skreslenie väčšie. Aj keď skreslenie objektívu s ultradlhou ohniskovou vzdialenosťou (teleobjektív) je už veľmi malé, v skutočnosti, aby sa zohľadnila výška letu a ďalšie parametre, ohnisková vzdialenosť objektívu leteckého prieskumného fotoaparátu nemôže byť tak dlho.Napríklad nasledujúci obrázok je teleobjektív Sony 400 mm. Môžete vidieť, že skreslenie šošovky je veľmi malé, takmer kontrolované v rámci 0,5 %. Problém je ale v tom, že ak použijete tento objektív na zbieranie fotografií s rozlíšením 1 cm a letová výška je už 820 m. lietať dronom v tejto výške je úplne nereálne.
Spracovanie objektívu
Spracovanie šošoviek je najkomplexnejší a najpresnejší krok v procese výroby šošoviek, ktorý zahŕňa najmenej 8 procesov. Predspracovanie zahŕňa dusičnanový materiál – skladanie suda – brúsenie zavesením piesku a následný proces zahŕňa poťahovanie jadra – priľnavosť – atrament. Presnosť spracovania a prostredie spracovania priamo určujú konečnú presnosť optických šošoviek.
Nízka presnosť spracovania má fatálny vplyv na skreslenie obrazu, čo priamo vedie k nerovnomernému skresleniu šošovky, ktoré sa nedá parametrizovať ani korigovať, čo vážne ovplyvní presnosť 3D modelu.
Inštalácia objektívu
Obrázok 1 zobrazuje naklonenie šošovky počas procesu inštalácie šošovky;
Obrázok 2 ukazuje, že šošovka nie je sústredná počas procesu inštalácie šošovky;
Obrázok 3 ukazuje správnu inštaláciu.
Vo vyššie uvedených troch prípadoch sú metódy inštalácie v prvých dvoch prípadoch „nesprávnou“ montážou, ktorá zničí opravenú štruktúru, čo vedie k rôznym problémom, ako je rozmazanie, nerovnomerné zobrazenie a rozptyl. Preto je pri spracovaní a montáži stále potrebná prísna kontrola presnosti.
Proces montáže šošovky
Proces montáže šošovky sa vzťahuje na proces celkového modulu šošovky a zobrazovacieho snímača. Parametre ako poloha hlavného bodu orientačného prvku a tangenciálne skreslenie v parametroch kalibrácie kamery popisujú problémy spôsobené chybou montáže.
Vo všeobecnosti možno tolerovať malý rozsah montážnych chýb (samozrejme, čím vyššia presnosť montáže, tým lepšie). Pokiaľ sú parametre kalibrácie presné, skreslenie obrazu sa dá vypočítať presnejšie a následne sa skreslenie obrazu odstráni. Vibrácie môžu tiež spôsobiť mierny pohyb šošovky a zmenu parametrov skreslenia šošovky. To je dôvod, prečo tradičná letecká prieskumná kamera musí byť po určitom čase opravená a prekalibrovaná.
2.3 Šikmý objektív fotoaparátu Rainpoo
Dvojité Gauβ štruktúru
Šikmá fotografia má veľa požiadaviek na šošovku, aby bola malá čo do veľkosti, nízkej hmotnosti, nízkeho skreslenia obrazu a chromatickej aberácie, vysokej reprodukcie farieb a vysokého rozlíšenia. Pri navrhovaní štruktúry šošovky používa šošovka Rainpoo dvojitú štruktúru Gauβ, ako je znázornené na obrázku:
Štruktúra je rozdelená na prednú časť šošovky, membránu a zadnú časť šošovky. Predná a zadná časť sa môžu javiť ako "symetrické" vzhľadom na membránu. Takáto štruktúra umožňuje, aby sa niektoré chromatické aberácie generované v prednej a zadnej časti navzájom rušili, takže má veľké výhody pri kalibrácii a kontrole veľkosti šošovky v neskoršom štádiu.
Asférické zrkadlo
V prípade šikmej kamery integrovanej s piatimi šošovkami, ak každá šošovka zdvojnásobí hmotnosť, kamera bude vážiť päťkrát; ak sa dĺžka každej šošovky zdvojnásobí, potom sa šikmá kamera aspoň zdvojnásobí. Preto sa pri navrhovaní musí použiť asférické šošovky, aby sa dosiahla vysoká kvalita obrazu a zároveň sa zabezpečilo, že aberácia a objem sú čo najmenšie.
Asférické šošovky môžu preostriť svetlo rozptýlené cez sférický povrch späť do ohniska, nielenže môžu získať vyššie rozlíšenie, zvýšiť stupeň reprodukcie farieb, ale tiež môžu dokončiť korekciu aberácie s malým počtom šošoviek, znížiť počet šošoviek fotoaparát je ľahší a menší.
Korekcia skreslenia tech
Chyba v procese montáže spôsobí zvýšenie tangenciálneho skreslenia šošovky. Znížením tejto chyby zostavy je proces korekcie skreslenia. Nasledujúci obrázok znázorňuje schematický diagram tangenciálneho skreslenia šošovky. Vo všeobecnosti je posunutie skreslenia symetrické vzhľadom na ľavý dolný - pravý horný roh, čo naznačuje, že šošovka má uhol rotácie kolmý na smer, čo je spôsobené chybami pri montáži.
Preto, aby sa zabezpečila vysoká presnosť a kvalita zobrazenia, spoločnosť Rainpoo vykonala sériu prísnych kontrol dizajnu, spracovania a montáže:
V počiatočnom štádiu návrhu, aby sa zabezpečila koaxiálnosť zostavy šošoviek, pokiaľ je to možné, aby sa zabezpečilo, že všetky roviny inštalácie šošoviek budú spracované jedným upnutím;
②Používanie dovážaných zliatinových sústružníckych nástrojov na vysoko presných sústruhoch, aby sa zabezpečilo, že presnosť obrábania dosiahne úroveň IT6, najmä aby sa zabezpečila tolerancia koaxiálnosti 0,01 mm;
③Každá šošovka je vybavená sadou vysoko presných meradiel z volfrámovej ocele na vnútornom kruhovom povrchu (každá veľkosť obsahuje aspoň 3 rôzne normy tolerancie), každá časť je prísne kontrolovaná a tolerancie polohy, ako je rovnobežnosť a kolmosť, sú detekované trojsúradnicový merací prístroj;
④Po vyrobení každej šošovky je potrebné ju skontrolovať, vrátane testov rozlíšenia projekcie a grafu a rôznych indikátorov, ako je rozlíšenie a reprodukcia farieb šošovky.
RMS šošoviek Rainpoo tec
+8619808149372