Как оценить минимальное увеличение для захвата объектов определенного размера?

Question

Как правильно оценить минимальное увеличение (максимальное расстояние до объекта), при котором разрешаются элементы определенного размера?

Я думаю, что, учитывая систему, способную разрешать определенное количество пар линий / мм, вы должны быть в состоянии оценить точку, в которой определенные элементы больше не разрешаются, выполнив следующие действия:

1 / (lp / mm) = минимальная ширина элемента на датчике

минимальная ширина объекта на датчике / желаемая ширина объекта объекта = минимальное увеличение

В качестве примера разрешения отдельных волос на Canon 7D, где ограничивающим фактором является датчик:

1 / (104 lp / mm) = 9,62um на датчике

9,62 мкм / 100 мкм (средние человеческие волосы) = 0,096x минимальное увеличение

Применяя это к приблизительному размеру датчика (22,5 мм x 15 мм), мы можем утверждать, что не следует ожидать появления отдельных волосков на изображении с полем обзора пространства объекта, превышающим приблизительно 235 мм x 156 мм.

Я что-то упустил? Или мои рассуждения в целом верны?

Answer 1

Я думаю, я понял, что вы спрашиваете - мы можем предположить, что сенсор ограничивает разрешение, и если мы знаем увеличение системы, мы можем затем связать это с пределом разрешения пространства объекта.

Ваш подход идет в правильном направлении, но вы должны использовать критерий Релея в качестве определения разрешения на сенсоре (это предполагает дифракционный предел. Предел аберрации будет намного сложнее рассчитать без фактической линзы данные). Это пропорционально F / #, так что, как отмечено в одном из других ответов, фокусное расстояние входит в это. Мы установили его так, чтобы радиус воздушного диска , возникающего в результате дифракции, покрывал 2 пикселя. Если вы знаете увеличение, вы можете связать это с информацией о пространстве объекта, или вы можете использовать h = f * tan (HFOV), где h - высота детектора (2 пикселя), f - фокусное расстояние, а HFOV - половина поля Посмотреть. Это даст вам угловой предел, по которому две точки могут приблизиться и все еще быть разрешенными. С этого угла вы можете найти расстояние, если знаете расстояние, и наоборот.

Пожалуйста, дайте мне знать, если у вас есть какие-либо вопросы, это может быть трудным предметом для подражания.

Answer 2

Похоже, вы ищете разрешение для данной оптической системы . Если это правда, то такая оценка является довольно сложной, поскольку она включает в себя как разрешение объектива, так и разрешение датчика. Эти вычисления учитывают в основном качество линзы и апертуру, размер и плотность датчика и многое другое. Кроме того, чтобы быть точным, необходимо учитывать атмосферные и другие факторы, но их можно устранить, если гарантированно проводить испытания в точно таких же условиях.

Поскольку это сложная ситуация, существует практический подход к определению разрешения оптической системы, который восходит к 1950-м годам. Взгляните на таблицу испытаний разрешений ВВС США 1951 . Он состоит из тестовой таблицы, тщательно спроектированной так, чтобы обеспечить хорошую оценку разрешения оптической системы. Нужно оцифровать этот образец с помощью оптической системы (в нашем случае, чтобы сфотографировать его), заметить, в каких случаях рисунок остается четким и различимым, а затем произвести расчет с использованием определенной формулы. Вы также можете знать (или найти) другие, более современные шаблоны, доступные там, которые основаны на подобных понятиях. Типичные профессиональные сканирующие системы поставляются с различными тестовыми шаблонами.

Как только вы сможете получить оценку разрешения ваших систем (используя одну из приведенных выше диаграмм), вы сможете разработать собственную тестовую установку, т. Е. Фиксировать расстояния, камеры, освещение, условия и т. Д., А также начать эксперименты и сравнение ...

Answer 3

Ричард, ИМХО, вы немного смешиваете вещи. Вам нужно увеличение объектива. И большинство линз комплекта имеют увеличение 1: 5, что составляет 0,2, и этого достаточно, чтобы увидеть волосы на изображении. Я нахожу один старый ответ здесь, в формуле StackExchange вы можете использовать, чтобы рассчитать, насколько большим будет в пикселях один реальный объект: Как рассчитать расстояние до объекта на фотографии?