Меняется ли искажение с фокусом?

Question

Я заинтересован в написании некоторого программного обеспечения, которое в конечном итоге заменит текущую систему фотограмметрии, которую я использую на работе. Коррекция искажений (среди прочих калибровок) является важным фактором для получения высокоточных измерений по всему объему образца. С объективом с фиксированным фокусным расстоянием и фиксированной фокусировкой, слегка ли меняются коэффициенты коррекции искажения при перемещении объекта внутрь и из фокальной плоскости?

Answer 1

Искажение будет изменяться в зависимости от расстояния до объекта, если объектив не является телецентричным пространством изображения и не имеет искажений с самого начала. Это связано с тем, что для ненулевого угла главного луча изображение будет увеличиваться по мере приближения объекта - это называется «сфокусированным дыханием». Это в сочетании с изменением аберраций, которые влияют на искажение (в частности, кома) с расстоянием до объекта, приведет к изменениям измеренного или воспринимаемого искажения как функции расстояния.

Вы также можете столкнуться с ошибкой функции отображения используемого вами объектива, если объект находится достаточно близко. Например. прямолинейный ультра широкоугольный объектив выглядит хорошо на большом расстоянии, но очень искаженным на близком расстоянии. Линза не искажена, центр поля зрения просто намного ближе к объективу. Это ошибка функции отображения.

Answer 2

Короче говоря, да, фокусное расстояние влияет на параметры калибровки. Для получения дополнительной информации см. эту бумагу Д. С. Брауна о калибровке ближнего радиуса действия. Обычно рекомендуется сфокусировать камеру на бесконечность при съемке фотографий для калибровки. Для этого вам просто нужно рассчитать гиперфокальное расстояние для вашей камеры. Существует приложение для Android, которое имеет множество предустановленных настроек камеры под названием Hyperfocal , которое именно это и делает.

Answer 3

Перемещение объекта в или из фокальной плоскости только расфокусирует, не искажает.

Я полагаю, что искажение относится к относительному размеру к расстоянию на основе фиксированного фокусного расстояния объектива.

Несмотря на то, что между искажением и несфокусировкой не может быть никакой связи с положением человека в фокальной плоскости, вам не нужно знать, где, если объект, который вы измеряете, находится перед или позади фокальной плоскости

Если вы пытаетесь придумать формулу, позволяющую определить, какой рост человека на основе объектов на изображении и фокусное расстояние вашего объектива, то неправильный объектив даст вам сжатие как еще один фактор для решения .

И ваши формулы относятся не только к несовершенствам линз.

Наклон зависит от уровня, на котором фотограф держит объектив на объекте. Как вы можете отличить?

Расфокусировка - либо у вас неправильная фокусная точка, либо объект находится не в фокальной плоскости. Что фотограф имеет такое же отношение к объективу.

Ваш вопрос слишком двусмыслен, чтобы дать вам ответ. Я только что опроверг несколько ваших формул, поскольку они должны включать фактор фотографа.

Answer 4

Я думаю, что, возможно, нашел решение, которое подразумевает, что действительно нет никакой связи искажения и фокуса. Это зависит от того факта, что система линз может быть точно смоделирована с помощью полиномов Зернике (я не уверен, каковы предположения этой модели в отношении систем линз / датчиков и как они отличаются от реальности).

Первые восемь членов полинома могут использоваться для описания общих дефектов линзы:

• Наклон: α ₁ × ρ cos (θ); α ₂ × ρ sin (θ)
• Расфокусировка: α ₃ × (2ρ ² - 1)
• Астигматизм: α ₄ × ρ ² cos (2θ); α ₅ × ρ ² sin (2θ)
• Кома: α ₆ × (3ρ ² - 2) ρ cos (θ); α ₇ × (3ρ ² - 2) ρ sin (θ)
• Сферическая аберрация: α ₈ × (6ρ ⁴ - 6ρ ² + 1)

Как видите, ни один из этих терминов (и даже суммация в бесконечной форме) не включает термин для смещения от апертуры (только полярная позиция на плоскости изображения: ρ, θ).

Буду признателен за любые комментарии по поводу валидности этой модели в реалистичных приложениях.