Где находится датчик изображения в камере с объективом с фиксированным фокусом?

Question

Я работаю над исследованиями Kinect для XBOX One. Я смотрю в измерения глубины устройства. Я читал, что значения глубины рассчитываются из фокальной плоскости устройства. Поэтому мне пришлось определить точное положение фокальной плоскости внутри устройства. Я сделал калибровку камеры, чтобы определить фокусное расстояние устройства.
Что меня смущает, так это использование термина фокусное расстояние. В некоторых источниках (http://www.sony.net/Products/di/en-us/Learnmore/knowledge/01.html) оно непосредственно используется как расстояние между объективом и датчиком изображения, и они также говорят, что датчик изображения расположен в фокальной плоскости. В других источниках (http://hyperphysics.phy - astr.gsu.edu/hbase/geoopt/image.html), которые более сфокусированы на физике и проводят различие между фокусным расстоянием и расстоянием изображения.
Я спросил своего консультанта в университете, и он сказал, что я могу использовать расчетное фокусное расстояние в качестве расстояния до датчика изображения, и сказал, что в камерах с фиксированным фокусом датчик изображения расположен на фокусном расстоянии, но не может объяснить, почему

Итак, мой вопрос: могу ли я использовать фокусное расстояние, полученное при калибровке камеры, в качестве расстояния от объектива до датчика изображения, или это будет неправильно?

Я новичок здесь и надеюсь, что сделал это правильно и был бы рад за все отзывы!

Answer 1

Что ж, формула для объектива или системы объективов (считайте объектив камеры внутри камеры или в вашем случае объектив Kinect) будет

1 / f = 1 / Источник + 1 / Размер

где f - фокусное расстояние Dsource - расстояние от источника до объектива. DImage - это расстояние изображения от объектива

Теперь у каждого объектива камеры есть несколько объективов, чтобы они могли фокусироваться и выводить изображение (значение Dimage) на сенсор. Таким образом, когда у вас четкое изображение, датчик находится в фокальной плоскости, а расстояние между датчиком и его ближайшим объективом - это фокусное расстояние ближайшего объектива. Просто помните, что ключ здесь - это четкое изображение.

Это теория. Теперь, если вы работаете с Kinect и вам нужны 3-мерные характеристики изображения, видимого Kinect, то я считаю, что вы должны вызвать соответствующий API для него. Причина в том, что Kinect может видеть глубину и рассчитывает все время.

Я обновлю этот пост ссылкой на API, которую можно использовать, как только я ее получу, но в то же время это даст вам возможность начать поиск.

Кроме того, эта ссылка https://www.youtube.com/watch?v=1YIvvXxsR5Y очень хорошо объясняет фокальную плоскость и фокусное расстояние, начиная примерно с 8 мин.

Answer 2

Объектив камеры представляет собой сходящийся объектив. Лучи света от удаленных объектов поступают в виде параллельных лучей. Линза поворачивает эти лучи внутрь (преломление). Лучи света теперь прослеживают путь конуса. Мы фокусируем объектив камеры, изменяя расстояние объектива до датчика. Изображение будет в фокусе, когда вершина конуса просто поцеловает поверхность сенсора. Если объектив представляет собой простой одноэлементный выпуклый - выпуклый, измерение фокусного расстояния производится от центра объектива до поверхности датчика. Опять же, это измерение выполняется, когда объектив формирует изображение объекта на бесконечности ∞ (насколько видит глаз).

Поскольку простая линза страдает от 7 основных аберраций, мы уменьшаем ее, проектируя объектив камеры с использованием набора линз. Некоторые элементы линзы будут отрицательными, а некоторые положительными относительно их силы. Некоторые из них будут из материала с низкой плотностью, а некоторые будут из материала с высокой плотностью. Конечным результатом является набор линз, который смягчает, но не устраняет аберрации. Теперь сложная линзовая группа линзовых элементов, вероятно, будет иметь оптический центр, который смещается от центра. В некоторых конструкциях точка измерения может выходить за пределы объектива.

Мы производим измерение фокусного расстояния от точки, называемой задним узлом. Эту точку трудно определить, так как она не будет отмечена на корпусе объектива. Обычно для нахождения этой точки требуется оптическая скамья. Как известно, если расстояние до объекта меньше бесконечности, расстояние от объектива до датчика увеличивается. При единице (1: 1, в противном случае в натуральную величину) расстояние от объекта до датчика в 4 раза превышает фокусное расстояние. Таким образом, мы можем настроить конфигурацию 1: 1 для измерения фокусного расстояния. Используйте миллиметровую шкалу в качестве объекта. Сфокусируйте изображение шкалы на экране или матовом стекле. С помощью миллиметровой шкалы измерьте длину изображения в фокальной плоскости. Когда будет реализована настройка 1: 1, измерьте расстояние от объекта до экрана и разделите на 4. Результат - фокусное расстояние массива.