Дисторсии: Что такое дисторсия объектива и что с ней делать | Статьи | Фото, видео, оптика

Оптика: очки и контактные линзы

Дисторсия есть аберрация, которая проявляется в том, что нарушается подобие изображения предмету. В этом случае отношение тангенсов углов поля зрения и поля изображения не сохраняет своего постоянного значения для точек по всему полю изображения. Дисторсия не влияет на резкость изображения. Оптическая система, свободная от дисторсии, называется ортоскопической.

Дисторсия проявляется в том, что правильный квадрат изображается в виде подушки или бочки или еще более сложной фигуры.

В первом случае дисторсия называется подушкообразной, или положительной, так как величина действительного изображения больше теоретического. Во втором случае — бочкообразной, или отрицательной. Обычно одна часть изображения является бочкообразной, а другая — подушкообразной. Особо важное значение имеет дисторсия в оптических измерительных приборах, в частности в объективах для фотографических и картографических работ.

Абсолютная дисторсия, называемая оптической, выражается уравнением

Если предмет l₁ расположен на конечном расстоянии от системы, то l’₀ можно найти из формулы линейного увеличения (11,1). Величина изображения l’_k вычисляется или измеряется по главному лучу, проходящему через центр входного зрачка.

Коррегирование оптических систем на аберрации производят таким образом, чтобы наименьшие аберрации соответствовала точке изображения на главном луче. В этом случае можно предполагать, что максимум световой энергии в пятне рассеяния также соответствует точке пересечения главного луча с плоскостью изображения.

В этой формуле величина f’ может и не быть равна величине заднего главного фокусного расстояния, вычисляемого по нулевому лучу. Справедливость этого положения вытекает из того, что фокусное расстояние определяет масштаб изображения, и, если дисторсия пропорционально увеличивает изображение, то изменяется размер изображения, а форма его не искажается. В этом случае остаточная дисторсия называется фотограмметрической, или истинной

В отличие от оптической, формула этой дисторсии имеет вид

где f’_k — фотограмметрическое значение фокусного расстояния, в действительности указывающее на масштаб изображения.

Введение фотограмметрического фокусного расстояния всегда уменьшает дисторсию по сравнению с оптической, кроме того редкого случая, когда оптическая система в изображении имеет одновременно одинаковые положительные и отрицательные по абсолютной величине искажения.

В этом случае заднее фокусное расстояние равно фотограмметрическому.

Характеристическая кривая дисторсии показана на рис. 42, где по оси абсцисс отложены величины искажения δl’, а по оси ординат — углы поля зрения. График дисторсии позволяет перейти от оптической дисторсии к фотограмметрической. Для этого через начало координат проводится прямая, рассекающая кривую оптической дисторсии на две половины таким образом, чтобы по отношению к этой прямой дисторсия была одинаковой по обе ее стороны.

Дисторсия равна нулю в симметричном объективе при увеличении β=-1. Если β≠ -1, то отношение фокусных расстояний

половинок объектива должно быть по абсолютной величине равно линейному увеличению. Один и тот же объектив обычно используется при различных увеличениях. Для того чтобы при этом не

возникла дисторсия, нужно, чтобы отсутствовала сферическая аберрация в зрачках. Сферическая аберрация в зрачках заключается в том, что главные лучи, проходящие через центр действующей диафрагмы под различными углами, после преломления при выходе из половины объектива не пересекаются с оптической осью в центре выходного зрачка. Для определения сферической аберрации в зрачках вычисляют главные лучи из центра действующей

диафрагмы под одними и теми же углами, через левую и правую половинки объектива. Для того чтобы главный луч, направляющийся в центр входного зрачка, выходил из центра зрачка системы под тем же углом, необходимо, чтобы зрачки совпадали с главными плоскостями оптической системы, так как угловое увеличение в главных плоскостях равно 1. При этих условиях дисторсия объектива зависит от линейного увеличения аберрации в зрачках и углов поля зрения и изображения.

На рис. 43 в соответствии с общепринятыми правилами знаков показаны отрезки и углы, известные из вычислений главных лучей.

Луч КЕ есть главный луч, проходящий через переднюю половину объектива, а луч Е’К’ — через заднюю половину объектива, Δ₁ и Δ₂ — сферическая аберрация в зрачках, Н и H’- плоскости входного и выходного зрачков. В общем случае углы ω₁ и ω’_k не равны друг другу.

Для определения дисторсии всего объектива определим дисторсию передней половины, затем ее перенесем с учетом линейного увеличения в пространство изображения и прибавим собственно дисторсию задней половины объектива. Величина l

1 есть величина действительного предмета. Из рис. 43 следует:

Пример 18. Дисторсия симметричного объектива при масштабе съемки 1:2 в пределах некоторого поля зрения составляет 0,08 мм. Определить дисторсию этого объектива в пределах этого же поля зрения для масштаба съемки 2:1.

Решение. Дано: δl’₁=0,08 мм, β₁=-0,5.

Необходимо найти δl’₂ при β₂=-2.

На основании формулы (38,8) имеем

Разработан алгоритм устранения дисторсии фотообъективов

 

Ученые из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) разработали простой алгоритм устранения дефектов изображений, связанных с дисторсией фотообъективов. Полуавтоматический процесс обработки изображения обладает высокой точностью — 0,03 пикселя, и занимает всего несколько минут.

 

Каким бы качественным ни был объектив фотоаппарата, но если поднести его вплотную, скажем, к лицу человека, то часть лица получится раздутой, например, нос, а часть сожмется, например, щеки. Этот оптический дефект называется дисторсией, или проще говоря, искривлением линий, и возникает из-за неидеальности оптической системы. По виду дисторсионные искажения делятся на два вида – бочкообразная и подушкообразная дисторсия. Проблема ее компенсации актуальна во многих областях – в фотограмметрии (например, в картографии и геодезии), в задачах, связанных с компьютерным зрением, а также в физических измерениях, использующих цифровую регистрацию информации (например, в исследованиях потоков в газах и жидкостях).
Чаще всего для определения дисторсии используют калибровочный объект, состоящий из набора отдельных реперных точек. Он фотографируется, и по соответствию координат точек фотографии и объекта определяется величина дисторсии. Но в этом случае измерения проводятся не сплошь по всему пространству кадра, а в небольшом количестве точек, после чего результаты измерений аппроксимируются на все изображение в целом. Научные сотрудники ФИАН Александр Крайский и Татьяна Миронова задались целью разработать простой алгоритм определения дисторсии сразу на всем пространстве кадра.

«В нашем алгоритме, — рассказывает руководитель работы кандидат физико-математических наук Александр Крайский, — в основу которого положен корреляционный метод обработки изображения, выявляется центр тяжести смещения. Для этого мы используем плоское изображение случайного распределения черных и белых точек, реализованное в любом графическом формате, например, BMP. Это наш калибровочный объект. Отображаем его на плоскость и фотографируем получившуюся картину тестируемой камерой. Затем фотография сравнивается с содержимым исходного графического объекта для небольшой окрестности любой точки кадра и определяется, насколько среднее значение положения картинки смещено относительно координат на оригинале. После обработки всего кадра на выходе получается величина дисторсионного смещения в каждой точке».

Для проверки работоспособности разработанного метода ученые откалибровали ряд цифровых фотоаппаратов и сменных объективов.

Абсолютные значения смещений для фотоаппарата Canon Power Shot A570. Максимум искажения — 30 пикселей. По горизонтальным осям отложен размер кадра — 1280х960 пикселей.

«Видимо, при наличии зума, то есть возможности изменения фокусного расстояния, — делится Александр Крайский, — нельзя сделать бездисторсионный объектив. Дисторсия зависит от фокусного расстояния, например, при малом фокусном расстоянии она большая и, как правило, бочкообразная. При увеличении фокусного расстояния она уменьшается и даже может стать подушкообразной».

Для разных объективов дисторсия ведет себя по-разному. Вследствие этого и компенсация искажения должна быть индивидуальной для каждого объектива.

«Компенсировать дисторсию очень просто, — говорит Татьяна Миронова, — для этого мы определяем матрицу смещений и с ее помощью делаем обратное преобразование, то есть узнаем размер смещения и смещаем участок изображения в обратную сторону — получается исправленная картинка».

Точность определения смещения достигает 0,03 пикселя. При этом никаких прецизионных установок, измерений и априорных предположений о свойствах функции дисторсии не требуется. К тому же на выходе можно получить не только компоненты дисторсионной матрицы, но и хроматические искажения — смещения цветовых компонент изображения (красной, зеленой, синей) друг относительно друга.

Максимальные значения дисторсионных искажений для ряда цифровых фотоаппаратов и сменных объективов (для объективов с зумом при минимальном фокусном расстоянии).
Числа показывают диапазон фокусных расстояний. Белые линии – без учета масштаба, черные линии — после восстановления масштаба.

АНИ «ФИАН-информ»

 

Определение и значение искажения — Merriam-Webster

искажение di-ˈstȯr-shən 

1

: акт искажения или изменения чего-либо из его истинного, естественного или исходного состояния : акт искажения

искажение фактов

2

: качество или состояние искажения : продукт искажения: такой как

а

физика

: отсутствие пропорциональности изображения в результате дефектов оптической системы

изображение без искажений

б

: фальсифицированное воспроизведение аудио- или видеосигнала (см. запись сигнала 1, смысл 4b), вызванное изменением формы исходного сигнала

искаженный

ди-сттир-шнел

-шə-нᵊл

прилагательное

Синонимы

• искривление
• деформация
• деформированный
• завинчивание
• сжимание
• пытки
• деформация

Просмотреть все синонимы и антонимы в тезаурусе 

Примеры предложений

пришлось тоталировать автомобиль из-за перекоса шасси в результате столкновения

Недавние примеры в Интернете Его фильм 2005 года «Война миров», переосмысление классического научно-фантастического фильма, леденит душу.

0067 искажение от 11 сентября, рассказ об американском выживании, испытанном иностранным вторжением. — Дэвид Симс, The Atlantic , 14 декабря 2022 г. То, что Дидион предлагает в своих литературных притязаниях на место, очень похоже на то, что Траск называет декультурацией, на искажение, обезображивание и уничтожение места и людей, что является одной из главных целей колониализма. — Чери Лукас Роулендс, 9 лет.0067 Лонгриды , 16 ноября 2022 г. Последний пример того, как двигатель правых искажений набирает обороты, произошел в последние несколько дней после того, как Пол Пелоси, муж спикера Палаты представителей от Демократической партии Нэнси Пелоси, подвергся жестокому нападению в своем собственном доме. — Алекс Шепард, Новая Республика , 31 октября 2022 г. Это искажение может вызвать иллюзию движения тела. — Сэм Шехнер, 9 лет.0067 WSJ , 4 июня 2022 г. Эти модули могут автоматически удалять оптические дефекты, такие как дисторсия , хроматические аберрации, виньетирование и отсутствие резкости одним щелчком мыши. — Марк Воробей, Forbes , 20 октября 2021 г. Отчасти это подпитывается опасным искажением христианской веры. — Джон Блейк, CNN , 8 ноября 2022 г. это искажение статистических данных, представленных Управлением энергетической информации (EIA), которое измеряет текущий запас топлива в США как способный продержаться 25 дней. — Кварц , 4 ноября 2022 г. Они отличаются от недорогих персональных устройств, которые усиливают звук, но не устраняют другие компоненты потери слуха, такие как искажение . — Фил Галевиц, 9 лет.0067 CBS News , 17 октября 2022 г. Узнать больше

Эти примеры предложений автоматически выбираются из различных онлайн-источников новостей, чтобы отразить текущее использование слова «искажение». Мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв.

История слов

Этимология

см. искажение

Первое известное использование

1581, в значении, определенном в смысле 1

Путешественник во времени

Первое известное использование искажения было в 1581 году

Посмотреть больше слов того же года

Словарные статьи Рядом с

искажение

искаженно

искажение

дисторшн

Посмотреть другие записи поблизости

Процитировать эту запись «Искажение.

» Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/distortion. По состоянию на 20 января 2023 г.

Копировать цитирование

Детское определение

искажение

существительное

искажение dis-ˈtȯr-shən 

1

: акт искажения

2

: состояние искажения или продукт искажения

искаженный

-shnəl

-shən-ᵊl

прилагательное

Медицинское определение

искажение

существительное

искажение dis-ˈtȯr-shən 

1

: цензура неприемлемых бессознательных импульсов, так что они становятся неузнаваемыми для Эго в явном содержании сновидения оптическая система

Еще от Merriam-Webster о искажении

Нглиш: Перевод искажения для говорящих на испанском языке

Britannica English: Перевод искажение для говорящих на арабском языке

Britannica.