1. aberração cromática
1.1 O que é aberração cromática
A aberração cromática é causada pela diferença na transmissividade do material. A luz natural é composta pela região da luz visível com uma faixa de comprimento de onda de 390 a 770 nm, e o resto é o espectro que o olho humano não consegue ver. Como os materiais têm índices de refração diferentes para diferentes comprimentos de onda de luz colorida, cada luz colorida tem uma posição e ampliação de imagem diferentes, o que resulta em cromatismo de posição.
1.2 Como a aberração cromática afeta a qualidade da imagem
(1) Devido aos diferentes comprimentos de onda e índice de refração de diferentes cores de luz, o ponto do objeto não pode ser bem focado em UM ponto de imagem perfeito, então a foto ficará borrada.
(2) Além disso, devido à ampliação diferente de cores diferentes, haverá "linhas de arco-íris" na borda dos pontos da imagem.
1.3 Como a aberração cromática afeta o modelo 3D
Quando os pontos da imagem têm “linhas do arco-íris”, isso afetará o software de modelagem 3D para corresponder ao mesmo ponto. Para um mesmo objeto, a combinação de três cores pode causar um erro devido às “linhas do arco-íris”. Quando esse erro se acumula grande o suficiente, ele causa “estratificação”.
1.4 Como eliminar a aberração cromática
O uso de diferentes índices de refração e diferentes combinações de dispersão de vidro pode eliminar a aberração cromática. Por exemplo, use baixo índice de refração e vidro de baixa dispersão como lentes convexas, e alto índice de refração e vidro de alta dispersão como lentes côncavas.
Essa lente combinada tem uma distância focal mais curta no comprimento de onda médio e uma distância focal mais longa nos raios de onda longa e curta. Ao ajustar a curvatura esférica da lente, as distâncias focais da luz azul e vermelha podem ser exatamente iguais, o que basicamente elimina a aberração cromática.
Espectro secundário
Mas a aberração cromática não pode ser completamente eliminada. Depois de usar as lentes combinadas, a aberração cromática restante é chamada de "espectro secundário". Quanto maior a distância focal da lente, mais aberração cromática permanece. Portanto, para levantamentos aéreos que requerem medições de alta precisão, o espectro secundário não pode ser ignorado.
Em teoria, se a banda de luz pode ser dividida em intervalos azul-verde e verde-vermelho, e técnicas acromáticas são aplicadas a esses dois intervalos, o espectro secundário pode ser basicamente eliminado. No entanto, foi provado por cálculo que, se acromática para luz verde e luz vermelha, a aberração cromática da luz azul torna-se grande; se acromático para luz azul e luz verde, a aberração cromática da luz vermelha torna-se grande. Parece que este é um problema difícil e não tem resposta, o teimoso espectro secundário não pode ser completamente eliminado.
Apocromático（APO）tecnologia
Felizmente, cálculos teóricos encontraram uma maneira de APO, que é encontrar um material de lente óptica especial cuja dispersão relativa da luz azul para a luz vermelha é muito baixa e a da luz azul para a verde é muito alta.
A fluorita é um material tão especial, sua dispersão é muito baixa e parte da dispersão relativa é próxima a muitos vidros ópticos. A fluorita tem um índice de refração relativamente baixo, é ligeiramente solúvel em água e tem baixa capacidade de processamento e estabilidade química, mas devido às suas excelentes propriedades acromáticas, ela se torna um material óptico precioso.
Existem muito poucos fluorita a granel pura que pode ser usada para materiais ópticos na natureza, juntamente com seu alto preço e dificuldade de processamento, as lentes de fluorita se tornaram sinônimos de lentes de última geração. Vários fabricantes de lentes não mediram esforços para encontrar substitutos para a fluorita. O vidro em forma de coroa de flúor é um deles, e o vidro AD, o vidro ED e o vidro UD são tais substitutos.
As câmeras oblíquas Rainpoo usam vidro ED de dispersão extremamente baixa como a lente da câmera para fazer com que a aberração e a distorção sejam muito pequenas. Não apenas reduz a probabilidade de estratificação, mas também o efeito do modelo 3D foi muito melhorado, o que melhora significativamente o efeito dos cantos e da fachada do edifício.
2 、 Distorção
2.1 O que é distorção
Distorção de lente é na verdade um termo geral para distorção de perspectiva, isto é, distorção causada pela perspectiva. Esse tipo de distorção terá uma influência muito ruim na precisão da fotogrametria. Afinal, o objetivo da fotogrametria é reproduzir, não exagerar, por isso é necessário que as fotos reflitam ao máximo as informações de escala real das feições do solo.
Mas porque esta é a característica inerente da lente (lentes convexas convergem luz e lentes côncavas divergem luz), a relação expressa no design óptico é: a condição tangente para eliminar a distorção e a condição senoidal para eliminar o coma do diafragma não pode ser satisfeita em ao mesmo tempo, distorção e aberração cromática óptica O mesmo não pode ser eliminado completamente, apenas melhorado.
Na figura acima, existe uma relação proporcional entre a altura da imagem e a altura do objeto, e a relação entre as duas é a ampliação.
Em um sistema de imagem ideal, a distância entre o plano do objeto e a lente é mantida fixa e a ampliação é um determinado valor, de modo que há apenas uma relação proporcional entre a imagem e o objeto, sem distorção alguma.
Porém, no próprio sistema de imagem, como a aberração esférica do raio principal varia com o aumento do ângulo do campo, a ampliação não é mais uma constante no plano da imagem de um par de objetos conjugados, ou seja, a ampliação no o centro da imagem e a ampliação da borda são inconsistentes, a imagem perde sua semelhança com o objeto. Esse defeito que deforma a imagem é denominado distorção.
2.2 Como a distorção afeta a precisão
Em primeiro lugar, o erro de AT (Aerial Triangulation) afetará o erro da nuvem de pontos densos e, portanto, o erro relativo do modelo 3D. Portanto, a raiz quadrada média (RMS do Erro de Reprojeção) é um dos indicadores importantes que refletem objetivamente a precisão da modelagem final. Ao verificar o valor RMS, a precisão do modelo 3D pode ser simplesmente avaliada. Quanto menor for o valor RMS, maior será a precisão do modelo.
2.3 Quais são os fatores que afetam a distorção da lente
comprimento focal
Em geral, quanto maior a distância focal de uma lente de foco fixo, menor a distorção; quanto mais curta for a distância focal, maior será a distorção. Embora a distorção da lente de distância focal ultralonga (lente tele) já seja muito pequena, na verdade, para levar em consideração a altura de vôo e outros parâmetros, a distância focal da lente da câmera de levantamento aéreo não pode ser tanto tempo.Por exemplo, a imagem a seguir é uma lente tele Sony de 400 mm. Você pode ver que a distorção da lente é muito pequena, quase controlada em 0,5%. Mas o problema é que se você usar essa lente para coletar fotos com uma resolução de 1cm, e a altitude de vôo já for de 820m, deixar o drone voar nessa altitude é completamente irreal.
Processamento de lentes
O processamento de lentes é a etapa mais complexa e de maior precisão no processo de produção de lentes, envolvendo pelo menos 8 processos. O pré-processo inclui material de nitrato-barril dobrável-areia pendurada-moagem, e o pós-processo leva revestimento de núcleo-revestimento-aderência-tinta. A precisão do processamento e o ambiente de processamento determinam diretamente a precisão final das lentes ópticas.
A baixa precisão de processamento tem um efeito fatal na distorção da imagem, o que leva diretamente à distorção desigual da lente, que não pode ser parametrizada ou corrigida, o que afetará seriamente a precisão do modelo 3D.
Instalação de lentes
A Figura 1 mostra a inclinação da lente durante o processo de instalação da lente;
A Figura 2 mostra que a lente não é concêntrica durante o processo de instalação da lente;
A Figura 3 mostra a instalação correta.
Nos três casos acima, os métodos de instalação nos dois primeiros casos são todos de montagem "errada", o que destruirá a estrutura corrigida, resultando em vários problemas, como tela borrada e irregular e dispersão. Portanto, o controle de precisão estrito ainda é necessário durante o processamento e a montagem.
Processo de montagem de lentes
O processo de montagem da lente se refere ao processo do módulo geral da lente e do sensor de imagem. Os parâmetros como a posição do ponto principal do elemento de orientação e a distorção tangencial nos parâmetros de calibração da câmera descrevem os problemas causados pelo erro de montagem.
De modo geral, uma pequena faixa de erros de montagem pode ser tolerada (é claro, quanto maior a precisão da montagem, melhor). Contanto que os parâmetros de calibração sejam precisos, a distorção da imagem pode ser calculada com mais precisão e, em seguida, a distorção da imagem pode ser removida. A vibração também pode fazer com que a lente se mova ligeiramente e altere os parâmetros de distorção da lente. É por isso que a câmera de levantamento aéreo tradicional precisa ser consertada e recalibrada após um período de tempo.
2.3 Lente oblíqua da câmera de Rainpoo
Dobro Gauβ estrutura
A fotografia oblíqua tem muitos requisitos para a lente, para ser pequena em tamanho, leve em peso, baixa distorção de imagem e aberração cromática, alta reprodução de cores e alta resolução. Ao projetar a estrutura da lente, a lente de Rainpoo usa uma estrutura Gauβ dupla, conforme mostrado na figura:
A estrutura é dividida na parte frontal da lente, no diafragma e na parte traseira da lente. A frente e a traseira podem parecer "simétricas" em relação ao diafragma. Tal estrutura permite que algumas das aberrações cromáticas geradas na frente e atrás se cancelem, por isso tem grandes vantagens na calibração e no controle do tamanho da lente no estágio final.
Espelho asférico
Para uma câmera oblíqua integrada com cinco lentes, se cada lente dobra de peso, a câmera pesará cinco vezes; se cada lente dobrar de comprimento, a câmera oblíqua terá pelo menos o dobro de tamanho. Portanto, ao projetar, a fim de obter um alto nível de qualidade de imagem e, ao mesmo tempo, garantir que a aberração e o volume sejam os menores possíveis, devem ser usadas lentes asféricas.
Lentes asféricas podem refocar a luz espalhada através da superfície esférica de volta ao foco, não só podem obter maior resolução, tornar o grau de reprodução de cores alto, mas também podem completar a correção de aberração com um pequeno número de lentes, reduzir o número de lentes para fazer a câmera mais leve e menor.
Correção de distorção tecnologia
O erro no processo de montagem fará com que a distorção tangencial da lente aumente. A redução desse erro de montagem é o processo de correção de distorção. A figura a seguir mostra o diagrama esquemático da distorção tangencial de uma lente. Em geral, o deslocamento da distorção é simétrico em relação ao canto inferior esquerdo - o canto superior direito, indicando que a lente tem um ângulo de rotação perpendicular à direção, que é causado por erros de montagem.
Portanto, a fim de garantir a alta precisão e qualidade da imagem, Rainpoo fez uma série de verificações rigorosas no design, processamento e montagem:
No estágio inicial do projeto, a fim de garantir a coaxialidade da montagem da lente, na medida do possível, para garantir que todos os planos de instalação da lente sejam processados por uma fixação;
② Uso de ferramentas de torneamento de liga importada em tornos de alta precisão para garantir que a precisão de usinagem atinja o nível IT6, especialmente para garantir que a tolerância de coaxialidade seja de 0,01 mm;
③Cada lente é equipada com um conjunto de medidores de plugue de aço de tungstênio de alta precisão na superfície circular interna (cada tamanho contém pelo menos 3 padrões de tolerância diferentes), cada parte é estritamente inspecionada e as tolerâncias de posição, como paralelismo e perpendicularidade, são detectadas por um instrumento de medição de três coordenadas;
④Após cada lente ser produzida, ela deve ser inspecionada, incluindo resolução de projeção e testes de gráfico, e vários indicadores, como a resolução e reprodução de cores da lente.
RMS das lentes Rainpoo tec
+8619808149372