ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Vít Lédl
[email protected]
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií
Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
ZOBRAZOVACÍ ROVNICE
Na straně předmětu
yʹ′ − f ʹ′ , po úpravě = y − (a − f )
Na straně obrazu
y! ( a! " f !) = y f!
1 1 1 − = aʹ′ a f ʹ′
nebo
zzʹ′ = f
ʹ′ ʹ′ Příčné zvětšení y = a = β ʹ′ y
a
2
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
SVĚTELNOST SOUSTAVY CLONA N=
f D
Clona provedení, k čemu se používá Vinětace Zvýšení hloubky ostrosti expozice – konst. energie Jak vzniká tohle číslo, proč taková číselná řada
f/1, f/1.4, f/2, f/2.8, f/4, f/5.6, f/8, f/11, f/16, f/22, f/32, f/45, f/64, f/90, f/128, 3
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
CLONA – HLOUBKA OSTROSTI Zobrazení bodu, rozptylový kroužek, Airyho disk, přípustná míra, DOF, circle of confusion, yʹ′ f zʹ′ m= = = y z f N=
f D
D ε = f + zʹ′ Δz
ε=
DΔz f + zʹ′
ε=
Δzf N ( f + zʹ′)
f ⎞ ⎛ Δz = N ⎜1 + ⎟ε = N (1 + m )ε ⎝ zʹ′ ⎠
4
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
CLONA – HLOUBKA OSTROSTI
5
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
VADY – ZOBRAZENÍ 1 • • • • •
Barevné, CA Monochromatické, astigmatismus, otvorová vada, zklenutí pole Vinětace Kompenzace Rozlišení - MTF
Řešení: kombinace více čoček, objektiv, kompenzace vad, AR vrstvy, APO
6
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
VADY – ZOBRAZENÍ 2 koma
MTF měřená
astigmatismus 7
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
OBJEKTIV - UKÁZKA • Objektiv – proč soustava čoček • Expoziční energie – konst. pro správnou expozici • Kontrola hloubky ostrosti • Vady
8
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
OBJEKTIV •
Základní (zjednodušující) pravidlo:
•
objektiv (= soustava spojných/rozptylných čoček) je z hlediska návrhu optické soustavy považována za jednu spojnou čočku
•
Ohnisková vzdálenost objektivu je vzdálenost takové spojné čočky od snímače, při zaostření na nekonečno
•
Druhy objektivů – wide, standard, tele, makro, speciální
•
Zvětšení
•
Světelnost
•
Neomezíme se pouze na objektivy s pevnou (nenastavitelnou) ohniskovou vzdáleností (fixed focal lens)
•
Transfokátory (zoom), mnoho dalších druhů objektivů
•
UV, IR objektivy – speciální materiály, speciální AR vrstvy
9
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
OBJEKTIV - FUNKCE Připojení zobrazovací soustavy ke kameře • • • • •
Zaostřování – někdy může být automatické Clona Transfokátor - zoom Některé parametry lze mechanicky fixovat Někdy integrovaná mechanická závěrka
10
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PŘIPOJENÍ OBJEKTIVU
• 5 mm – spacer = 5 mm mezikroužek • kamery a objektivy s C-závitem – zejména průmyslové kamery • kamery a objektivy s CS-závitem – zejména kamery pro zabezp. techniku • lze omezeně kombinovat viz. tabulka
11
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
VOLBA OBJEKTIVU • Při výběru objektivu pro danou aplikaci je třeba přihlédnout k těmto podmínkám: • • • • • • • •
Formát snímače v kameře Požadované zvětšení objektivu Vzdálenost objektu od objektivu či čipu Přípustná změna zvětšení se změnou vzdálenosti předmětu od objektivu Požadovaná rozlišovací schopnost Přípustné geometrické zkreslení objektivu Přípustný pokles intenzity ozáření snímače v okrajích zorného pole Vlnová délka 12
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
MAKROOBJEKTIV • • • • • •
Zvětšení 0,5:1, 1:1, nebo i více Krátká vzdálenost frontální čočky objektivu a objektu Velmi malá hloubka ostrosti Často nelze zaostřit na nekonečno Velmi dobrá MTF Lze realizovat dvěma objektivy proti sobě • Ukázka
13
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
PŘEDSÁDKOVÉ ČOČKY • Zmenšení minimální zaostřovací vzdálenosti • Nárůst zvětšení soustavy • Pokles hloubky ostrosti, není možno zaostřit do nekonečna
14
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
MEZIKROUŽKY Zvětšení vzdálenosti zadního členu objektivu od sensoru, zmenšení minimální zaostřovací vzdálenosti. Nárůst zvětšení soustavy. Pokles hloubky ostrosti, není možno zaostřit do nekonečna.
15
ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření
OMEZENÍ POUŽITÍ STANDARDNÍCH OBJEKTIVŮ V ZO NEBO MV • Změna zvětšení při různé vzdálenosti předmětu od předního členu objektivu • Zkreslení (distortion) • Chyby způsobené perspektivou (středové promítání) • Často nedostatečné rozlišení (špatná kresba), někdy pomůže zaclonění • Nejistota pozice hran způsobená geometrií 16
