1.Aerración cromática
1.1 ¿Qué es la aberración cromática?
La aberración cromática es causada por la diferencia en la transmisividad del material. La luz natural está compuesta por la región de luz visible con un rango de longitud de onda de 390 a 770 nm, y el resto es el espectro que el ojo humano no puede ver. Debido a que los materiales tienen diferentes índices de refracción para diferentes longitudes de onda de luz de color, cada luz de color tiene una posición de imagen y un aumento diferentes, lo que da como resultado un cromatismo de posición.
1.2 ¿Cómo afecta la aberración cromática a la calidad de la imagen?
(1) Debido a las diferentes longitudes de onda y al índice de refracción de los diferentes colores de luz, el punto del objeto no se puede enfocar bien en UN punto de imagen perfecto, por lo que la foto se verá borrosa.
(2) Además, debido a los diferentes aumentos de los diferentes colores, habrá "líneas de arco iris" en el borde de los puntos de la imagen.
1.3 ¿Cómo afecta la aberración cromática al modelo 3D?
Cuando los puntos de la imagen tienen "líneas de arco iris", afectará al software de modelado 3D para que coincida con el mismo punto. Para el mismo objeto, la combinación de tres colores puede causar un error debido a las "líneas del arco iris". Cuando este error se acumula lo suficientemente grande, causará "estratificación".
1.4 Cómo eliminar la aberración cromática
El uso de un índice de refracción diferente y una combinación de dispersión de vidrio diferente puede eliminar la aberración cromática. Por ejemplo, utilice vidrio de bajo índice de refracción y baja dispersión como lentes convexos, y vidrio de alto índice de refracción y alta dispersión como lentes cóncavas.
Una lente combinada de este tipo tiene una distancia focal más corta en la longitud de onda media y una distancia focal más larga en los rayos de onda larga y corta. Al ajustar la curvatura esférica de la lente, las distancias focales de la luz azul y roja pueden ser exactamente iguales, lo que básicamente elimina la aberración cromática.
Espectro secundario
Pero la aberración cromática no se puede eliminar por completo. Después de usar la lente combinada, la aberración cromática restante se denomina "espectro secundario". Cuanto mayor sea la distancia focal del objetivo, mayor será la aberración cromática restante. Por lo tanto, para levantamientos aéreos que requieren mediciones de alta precisión, no se puede ignorar el espectro secundario.
En teoría, si la banda de luz se puede dividir en intervalos azul-verde y verde-rojo, y se aplican técnicas acromáticas a estos dos intervalos, el espectro secundario se puede eliminar básicamente. Sin embargo, se ha demostrado mediante cálculos que si es acromático para la luz verde y la luz roja, la aberración cromática de la luz azul se vuelve grande; si es acromático para la luz azul y la luz verde, la aberración cromática de la luz roja se vuelve grande. Parece que este es un problema difícil y no tiene respuesta, el terco espectro secundario no se puede eliminar por completo.
Apocromático（APO）tecnico
Afortunadamente, los cálculos teóricos han encontrado una forma de APO, que consiste en encontrar un material de lente óptica especial cuya dispersión relativa de luz azul a luz roja es muy baja y la de luz azul a luz verde es muy alta.
La fluorita es un material tan especial, su dispersión es muy baja y parte de la dispersión relativa está cerca de muchos vidrios ópticos. La fluorita tiene un índice de refracción relativamente bajo, es ligeramente soluble en agua y tiene poca capacidad de procesamiento y estabilidad química, pero debido a sus excelentes propiedades acromáticas, se convierte en un material óptico precioso.
Hay muy pocas fluorita a granel pura que se pueda utilizar para materiales ópticos en la naturaleza, junto con su alto precio y dificultad de procesamiento, las lentes de fluorita se han convertido en sinónimo de lentes de alta gama. Varios fabricantes de lentes no han escatimado esfuerzos para encontrar sustitutos de la fluorita. El vidrio corona de flúor es uno de ellos, y el vidrio AD, el vidrio ED y el vidrio UD son tales sustitutos.
Las cámaras oblicuas Rainpoo utilizan vidrio ED de dispersión extremadamente baja como lente de la cámara para hacer que la aberración y la distorsión sean muy pequeñas. No solo reduce la probabilidad de estratificación, sino que también se ha mejorado mucho el efecto del modelo 3D, lo que mejora significativamente el efecto de las esquinas y la fachada del edificio.
2 、 Distorsión
2.1 ¿Qué es la distorsión?
La distorsión de la lente es en realidad un término general para la distorsión de la perspectiva, es decir, la distorsión causada por la perspectiva. Este tipo de distorsión tendrá una muy mala influencia en la precisión de la fotogrametría. Después de todo, el propósito de la fotogrametría es reproducir, no exagerar, por lo que se requiere que las fotos reflejen la información de escala real de las características del terreno tanto como sea posible.
Pero debido a que esta es la característica inherente de la lente (la lente convexa converge con la luz y la lente cóncava diverge con la luz), la relación expresada en el diseño óptico es: la condición de tangente para eliminar la distorsión y la condición de seno para eliminar la coma del diafragma no se pueden satisfacer en Al mismo tiempo, la distorsión y la aberración cromática óptica. Lo mismo no se puede eliminar por completo, solo mejorar.
En la figura anterior, existe una relación proporcional entre la altura de la imagen y la altura del objeto, y la relación entre los dos es el aumento.
En un sistema de imágenes ideal, la distancia entre el plano del objeto y la lente se mantiene fija, y el aumento tiene un cierto valor, por lo que solo hay una relación proporcional entre la imagen y el objeto, sin distorsión en absoluto.
Sin embargo, en el sistema de imágenes real, dado que la aberración esférica del rayo principal varía con el aumento del ángulo de campo, el aumento ya no es una constante en el plano de la imagen de un par de objetos conjugados, es decir, el aumento en el centro de la imagen y la ampliación del borde son inconsistentes, la imagen pierde su similitud con el objeto. Este defecto que deforma la imagen se llama distorsión.
2.2 ¿Cómo afecta la distorsión a la precisión?
Primero, el error de AT (Triangulación Aérea) afectará el error de la nube de puntos densa y, por lo tanto, el error relativo del modelo 3D. Por lo tanto, la raíz cuadrada media (RMS del error de reproyección) es uno de los indicadores importantes que reflejan objetivamente la precisión final del modelado. Al verificar el valor RMS, la precisión del modelo 3D se puede juzgar simplemente. Cuanto menor sea el valor RMS, mayor será la precisión del modelo.
2.3 ¿Cuáles son los factores que afectan la distorsión de la lente?
longitud focal
En general, cuanto mayor sea la distancia focal de una lente de enfoque fijo, menor será la distorsión; cuanto más corta sea la distancia focal, mayor será la distorsión. Aunque la distorsión de la lente de distancia focal ultralarga (lente tele) ya es muy pequeña, de hecho, para tener en cuenta la altura de vuelo y otros parámetros, la distancia focal de la lente de la cámara de reconocimiento aéreo no puede ser así de largo.Por ejemplo, la siguiente imagen es un teleobjetivo Sony de 400 mm. Puede ver que la distorsión de la lente es muy pequeña, casi controlada dentro del 0.5%. Pero el problema es que si usas esta lente para recolectar fotos a una resolución de 1cm, y la altitud de vuelo ya es de 820m, dejar que el dron vuele a esta altitud es completamente irreal.
Procesamiento de lentes
El procesamiento de lentes es el paso más complejo y de mayor precisión en el proceso de producción de lentes, que involucra al menos 8 procesos. El preproceso incluye material de nitrato-barril plegable-arena colgante-rectificado, y el post-proceso toma núcleo-revestimiento-adhesión-revestimiento de tinta. La precisión del procesamiento y el entorno de procesamiento determinan directamente la precisión final de las lentes ópticas.
La baja precisión de procesamiento tiene un efecto fatal en la distorsión de la imagen, lo que conduce directamente a una distorsión desigual de la lente, que no se puede parametrizar ni corregir, lo que afectará seriamente la precisión del modelo 3D.
Instalación de lentes
La figura 1 muestra la inclinación de la lente durante el proceso de instalación de la lente;
La figura 2 muestra que la lente no es concéntrica durante el proceso de instalación de la lente;
La figura 3 muestra la instalación correcta.
En los tres casos anteriores, los métodos de instalación en los dos primeros casos son todos ensamblados "incorrectos", lo que destruirá la estructura corregida, lo que resultará en varios problemas como pantalla borrosa, desigual y dispersión. Por lo tanto, todavía se requiere un estricto control de precisión durante el procesamiento y el ensamblaje.
Proceso de montaje de lentes
El proceso de ensamblaje de la lente se refiere al proceso del módulo de la lente general y el sensor de imagen. Los parámetros como la posición del punto principal del elemento de orientación y la distorsión tangencial en los parámetros de calibración de la cámara describen los problemas causados por el error de montaje.
En términos generales, se puede tolerar una pequeña gama de errores de montaje (por supuesto, cuanto mayor sea la precisión de montaje, mejor). Siempre que los parámetros de calibración sean precisos, la distorsión de la imagen se puede calcular con mayor precisión y luego se puede eliminar la distorsión de la imagen. La vibración también puede hacer que la lente se mueva ligeramente y que los parámetros de distorsión de la lente cambien. Esta es la razón por la que la cámara de levantamiento aéreo tradicional debe repararse y recalibrarse después de un período de tiempo.
2.3 Lente de cámara oblicua de Rainpoo
Doble Gauβ estructura
La fotografía oblicua tiene muchos requisitos para la lente: ser de tamaño pequeño, liviano, con poca distorsión de imagen y aberración cromática, alta reproducción de color y alta resolución. Al diseñar la estructura de la lente, la lente de Rainpoo utiliza una estructura de doble Gauβ, como se muestra en la figura:
La estructura se divide en la parte frontal de la lente, el diafragma y la parte posterior de la lente. La parte delantera y trasera pueden parecer "simétricas" con respecto al diafragma. Tal estructura permite que algunas de las aberraciones cromáticas generadas en la parte delantera y trasera se cancelen entre sí, por lo que tiene grandes ventajas en la calibración y el control del tamaño de la lente en la última etapa.
Espejo asférico
Para una cámara oblicua integrada con cinco lentes, si cada lente duplica su peso, la cámara pesará cinco veces; si cada lente duplica su longitud, entonces la cámara oblicua al menos duplicará su tamaño. Por lo tanto, al diseñar, para obtener un alto nivel de calidad de imagen y al mismo tiempo garantizar que la aberración y el volumen sean lo más pequeños posible, se deben usar lentes asféricos.
Las lentes asféricas pueden reenfocar la luz dispersa a través de la superficie esférica de vuelta al foco, no solo pueden obtener una resolución más alta, hacer que el grado de reproducción del color sea alto, sino que también pueden completar la corrección de aberraciones con una pequeña cantidad de lentes, reducir la cantidad de lentes para hacer la cámara más ligera y más pequeña.
Corrección de distorsión tecnico
El error en el proceso de ensamblaje hará que aumente la distorsión tangencial de la lente. Reducir este error de ensamblaje es el proceso de corrección de la distorsión. La siguiente figura muestra el diagrama esquemático de la distorsión tangencial de una lente. En general, el desplazamiento de distorsión es simétrico con respecto a la esquina inferior izquierda —— la esquina superior derecha, lo que indica que la lente tiene un ángulo de rotación perpendicular a la dirección, que es causado por errores de montaje.
Por lo tanto, para garantizar la alta precisión y calidad de las imágenes, Rainpoo ha realizado una serie de controles estrictos sobre el diseño, el procesamiento y el ensamblaje:
En la etapa inicial del diseño, con el fin de garantizar la coaxialidad del ensamblaje de la lente, en la medida de lo posible, para garantizar que todos los planos de instalación de la lente se procesen con una sola sujeción;
②Utilizar herramientas de torneado de aleación importadas en tornos de alta precisión para garantizar que la precisión del mecanizado alcance el nivel IT6, especialmente para garantizar que la tolerancia de coaxialidad sea de 0,01 mm;
③Cada lente está equipada con un conjunto de calibres de enchufe de acero de tungsteno de alta precisión en la superficie circular interior (cada tamaño contiene al menos 3 estándares de tolerancia diferentes), cada parte se inspecciona estrictamente y las tolerancias de posición, como el paralelismo y la perpendicularidad, son detectadas por un instrumento de medición de tres coordenadas;
④Después de producir cada lente, se debe inspeccionar, incluida la resolución de proyección y las pruebas de gráficos, y varios indicadores, como la resolución y la reproducción del color de la lente.
RMS de las lentes de Rainpoo tec
+8619808149372