Коэффициент виньетирования: Коэффициент виньетирования — это… Что такое Коэффициент виньетирования? — Главная

Содержание

Коэффициент виньетирования — это… Что такое Коэффициент виньетирования?

Коэффициент виньетирования

Завиньетированная фотография

Виньети́рование — затемнение изображения по краям кадра (в фотографии и оптике). Виньетирование (фр. vignette — заставка) — ослабление проходящего под углом по отношению к оптической оси потока лучей в оптической системе. Приводит к постепенному падению яркости изображения от центра к краям. Термин применяется и к затемнению части изображения из-за различных преград на пути света.

Виньетирования коэффициент — величина, количественно характеризующая падение освещённости изображения, создаваемого оптической системой. Равен отношению величин телесных углов или площадей поперечных сечений пучков света, образующих изображения точек на краю поля изображения и в центре.

Виньетирование характерно для широкоугольных объективов, а также для оптических систем с большой светосилой.

При уменьшении относительного отверстия (диафрагмы) в оптической системе, эффект виньетирования снижается.

Существующие методы цифровой обработки позволяют компенсировать виньетирование.

Художественный приём

В ряде случаев фотограф может сознательно использовать виньетирование для создания изобразительного акцента на центральной части изображения.

Ломография — отдельное течение в фотографии, где виньетирование является общепринятым художественным приемом.

Примечания

Wikimedia Foundation. 2010.

Коэффициент аннуитета
Коэффициент гармоник

Полезное

Смотреть что такое «Коэффициент виньетирования» в других словарях:

Виньетирования коэффициент — Завиньетированная фотография Виньетирование затемнение изображения по краям кадра (в фотографии и оптике). Виньетирование (фр.
vignette заставка) ослабление проходящего под углом по отношению к оптической оси потока лучей в оптической системе.… … Википедия
Виньетирование — Завиньетированная фотография Виньетирование затемнение изображения по краям кадра (в фотографии и оптике). Виньетирование (фр. … Википедия
Бинокль — (франц. binocle, от лат. bini пара, два и oculus глаз) оптический прибор из двух параллельных зрительных труб, соединённых вместе для наблюдения удалённых предметов двумя глазами. Различают 2 типа Б. Бинокль Галилея: имеет… … Большая советская энциклопедия
Светочувствительность цифровых камер — Светочувствительность цифровой фотокамеры характеристика цифрового фотоаппарата, определяющая зависимость числовых параметров созданного им цифрового изображения от экспозиции, полученной светочувствительной матрицей. Светочувствительность… … Википедия
Диафрагма (фото) — У этого термина существуют и другие значения, см. Диафрагма. Основная статья: Диафрагма (оптика) Лепестковая диафрагма Диафрагма (от греч. διάφραγμα перегородка) в фототехнике устройство объектива … Википедия

Коэффициент виньетирования — Энциклопедия по машиностроению XXL

Фотометрические характеристики включают в себя эффективное относительное отверстие светосилу характер изменения освещенности по полю изображения коэффициенты виньетирования, светорассеяния и светопропускания, а также спектральный коэффициент пропускания. [c.26]

В телеобъективах световой диаметр первой группы линз обычно равен световому диаметру объектива, т. е. Ох = = О = 1 1к. Тогда нижний луч наклонного пучка лучей проходит первый компонент на высоте О х/2, а главный луч определяет положение I входного зрачка с учетом принятого коэффициента виньетирования

[c.288]

Центром входного зрачка в двухзеркальных системах обычно является вершина поверхности малого зеркала, и наклонный пучок лучей, идущий вблизи главного луча, экранируется малым зеркалом.

Зеркальные объективы имеют больший коэффициент виньетирования, а поэтому и малое поле зрения. [c.296]

Тогда из рис. 213 можно получить связь между воздушным промежутком йа и коэффициентом виньетирования [c.361]

На рис. 226 можно видеть, что разница между высотами верхнего наклонного и осевого лучей составляет ДЛ, а коэффициент виньетирования [см. формулу (255)1 будет равен [c.381]

Отношение площади Q , действующего отверстия входного зрачка для данного поля ко всей площади входного зрачка называется коэффициентом виньетирования kq = Qa/Qo- [c.100]

Заметим, что коэффициент виньетирования можно получить как отношение площади сечения на,клонного пучка к площади сечения осевого пучка лучей d любой плоскости, перпендикулярной к оси оптической системы. На рис. 75, б и г такой плоскостью является плоскость апертурной диафрагмы. [c.100]

Если виньетирование равно 20. .. 65%, что обычно имеет место, то для определения коэффициента виньетирования вместо отношения площадей можно использовать отношение линейных величин, а именно отношение длин отрезка 2т, перпендикулярного К оптической оси, в меридиональной плоскости наклонного пучка лучей и соответствующего отрезка 2h осевого пучка лучей в том же сечении (см. рис. 78, б).

[c.100]

Рассмотрим два варианта определения коэффициента виньетирования [c.100]

Если излучающий элемент поверхности располагается вне оптической оси (см. рис. 96), то для определения освещенности его изображения (3(31 следует учесть, во-первых, изменение освещенности от угла и между оптической осью и осью пучка лучей в пространстве изображений, который образует изображение центра площади dQ (главного луча) [см. формулу (196)] и, во-вторых, явление виньетирования, характеризуемое коэффициентом виньетирования (см. п. 36). Поэтому освещенность такой элементарной внеосевой площадки [c. 126]

Габаритный расчет оптической схемы зрительной трубы выполняют после обоснованного выбора схемы (типа) системы. В результате выполнения габаритного расчета должны быть определены все продольные и поперечные размеры отдельных компонентов оптической схемы и их характеристики. Из технического задания на проектирование зрительной трубы находят ее основные характеристики (видимое увеличение Гт, угловое поле 2со, диаметр выходного зрачка О ), также должны быть известны такие величины, как длина системы Ь, угловой предел разрешения г ), положение выходного р- или входного Ор зрачков, коэффициент виньетирования

[c.218]

Прн найденном диаметре объектива Doe = 16 мм и угловом поле 2со= 4° коэффициент виньетирования =,0,5. Если виньетирование недопустимо, т. е. [c.222]

Из технических условий иа расчет зрительной трубы должны быть известны видимое увеличение Гт угловое поле 2ш диаметр выходного D. или входного D зрачка длина системы L удаление Ор входного или а р выходного зрачка коэффициент виньетирования линейное увеличение оборачивающей системы Po. i может быть задано фокусное расстояние окуляра fl.

[c.226]

Коэффициент ослабления излучения оптическими компонентами Коэффициент ослабления излучения из-за виньетирования [c.213]

Виньетирование оценивают коэффициентом линейного виньетирования [c.124]

Коэффициент аберрационного виньетирования не зависит от величины входного зрачка, а зависит от величин углов поля зрения и изображения (22) [c.125]

Между коэффициентами линейного виньетирования и геометрического кз в интервале величин для к = = 0,65- -0,2 имеет место приближенная зависимость кз = = к — 0,1. [c.125]

Это отношение называется коэффициентом линейного виньетирования ka, — 2m/ 2h). [c.100]

Пусть источник излучения расположен на оптической оси и имеет одинаковую по всем направлениям энергетическую яркость.

Если оптическая система не имеет виньетирования, то с учетом спектральных коэффициентов пропускания атмосферы, светофильтра и оптической системы по аналогии с формулой (425) получим выражение для монохроматического потока излучения, выходящего из оптической системы [c.303]

На начальных этапах проектирования световые диаметры неизвестны и их необходимо определить, исходя из заданных значений апертуры и геометрического виньетирования всех пучков. В этом случае процесс определения габаритов разбивается на два этапа. Сначала по заданному значению апертуры определяются габариты осевого пучка, т. е. находится реальный апертурный луч и определяется диаметр апертурной диафрагмы. Затем по заданным значениям коэффициентов геометрического виньетирования по формулам (3.63), (3.66), (3.75) находятся габариты каждого пучка на апертурной диафрагме. После этого для каждой длины волны определяется верхняя и нижняя границы всех пучков при помощи описанного выше алгоритма. В список граничных условий при этом включаются условия попадания, преломления без полного внутреннего отражения, прохождения не за пересечением поверхностей и прохождения внутри габаритов на апертурной диафрагме.

Полученные после определения [c.121]

Расчет оптической системы делится на два основных этапа — габаритный и аберрационный, При габаритном расчете оптик-конструктор должен учитывать коррекционные возможности разрабатываемой системы. Для этой цели последняя разбивается иа отдельные составные части (объектив, окуляр, оборачивающую систему и т. д.), для которых определяются относительное отверстие, линейное или угловое поле зрения, полох екие зрачков, коэффициент виньетирования, величины допустимых остаточных аберраций и т. д. В зависимости от указанных хар.ак теристик выбирают степень сложности конструкций отдельных компонентов системы. На практике часто приходится компоновать систему из отдельных частей, аберрации которых известны.

[c.119]

Обычно наклонный пучок ограничивается диаметром объектива, определе11ным по осевому пучку. Тогда юзмож-ное наибольшее удаление входного зрачка от объектива в зависимости от поля зрения и коэффициента виньетирования определяется формулой [c. 354]

Поперечный меридиональный размер 2гпх наклонного пучка лучей связан, как известно, с диаметром входного зрачка, коэффициентом виньетирования кщ — 2гпх1В, откуда 2гпх = Заданное виньетирование обеспечивается тем, что диаметр О, или окуляра вычисляют на основе величин 2т, илн 2т, отмеченных на рис. 177. В этом случае обеспечивается срезание одной части наклонного пучка. Для срезания второй части (в данном случае верхней во входном зрачке) устанавливают виньетирующую диафрагму, например, между полевой диафрагмой и объективом (на рис. 177 показана штриховой линией и обозначена ВВ). [c.220]

Ход лучей, положение входного О и выходного О зрачков, а также апертурной диафрагмы в двухгрупповом (двухкомпонентном) телеобъективе показаны на рис. 208. В телеобъективах световой диаметр первой группы линз обычно равен световому диаметру объектива, т. е. 61 = О = ПК. Тогда нижний луч наклонного пучка лучей проходит первый компонент на высоте Ох/г, а главный луч определяет положение ар входного зрачка с учетом принятого коэффициента виньетирования ка- [c. 260]

Рассмотренные до сих пор два типа объективов — апланаты и кинопроекционные еще нельзя считать настоящими фотографическими объективами. Ни тот ни другой не исправлены в отношении кривизны изображения. В апланатах коэффициент кривизны Siv равен приблизительно 0,80 в светосильных объективах второго типа этот коэффициент еще больше он превышает единицу, доходя до 1,2—1,4. Такие объективы, естественно, обладают малыми углами поля, и лишь малое синосительное отверстне и сильное виньетирование дали возможность добиться от них углов поля зреиня, позволяющих снимать группы людей или ландшафты. Кинопроекционные объективы (к которым следует еще отнести объективы Пецваля, отличающиеся от описанных только тем, что в одном из компонентов, обычно во втором, линзы разделены воздушным промежутком) могли применяться лишь в качестве портретных, давая очень резкое изображение лица [c.232]

Медиальные системы получили весьма ограниченное распространение. Г0 может быть объяснено тем, что они обладают одновременно всеми недостатками рефракторов (больщие диаметры линз, требующие высокой недостижимой на практике степени однородности стекла) и зеркально-линзовых систем (малый коэффициент отражения зеркал, наличие центрального виньетирования, которого можно избежать ценой введения некоторой децентрировки, как это выполнено на второй схеме рис. 1V.15). [c.359]

Призмы полного внутреннего отражения можно успешно применять как в резонаторах устойчивой конфигурации и плоских, так и в неустойчивых резонаторах. Хотя в последних (например, телескопических резонаторах) влияние аберраций первого порядка на энергию излучения (оно также связано с виньетированием апертуры) невелико, но диаграмма направленности излучения лазера с такими резонаторами довольно чувствительна к наличию разъюстировок [см. формулу (2.11) и рис. 2.23]. Призменные неустойчивые резонаторы в значительной мере лишены этого недостатка, и стабильность расходимости излучения по отношению к аберрациям первого порядка (а также и всех нечетных) в них существенно повышается. На рис. 3.17 изображена оптическая схема такого резонатора и приведена зависимость величины аберрационного коэффициента первого порядка для 9той схемы ОТ коэффициента увеличения, [c.146]

В результате виньетирования уменьшается площадь сечения наклонного пучка лучей, показанная заштрихованной зоной на рис. 66. Нижняя часть зоны образуется радиусом сечения осевого пучка лучей, верхняя — изображением последней виньетирующей диафрагмы, полученным при обратном ходе лучей (обычно оправой последней линзы) через всю оптическую систему (см. рис. 63). Отношение площади 5 , сечения наклонного пучка лучей, перпендикулярного к оптической оси, к площади сечения 5о осевого пучка в каком-либо сечении называется коэффициентом геометрического виньетирования [c.124]

Обычно наклонные пучки лучей виньетируются, по-втому при вычислении необходимо учитывать коэффициент геометрического виньетирования кз, под которым следует понимать отношение площади входного зрачка, соответствующей наклонному пучку лучей с углом а , к площади входного врачка по осевому пучку. Тогда получим формулу [c.190]

При,расчете зеркальной системы Кассегрена, состоящей из главного параболического зеркала и малого гиперболического, исходят из известного фокусного расстояния объектива, а также известных — воздушного промежутка й, заднего фокального отрезка з р, расстояния Ь от вершины поверхности главного зеркала До заднего фокуса Р объектива, относительного отверстия, углового поля зрения и коэффициента линейного виньетирования. [c.396]

В наклонных пучках в меридиональной плоскости рассчитывают ход лучей, как правило, на таких же высотах во входном зрачке, как и в осевом пучке, но расположенных симметрично относительно главного луча шт = 0) как вверх, так и вниз, например, гпз, гпг, гпгл = О, —гпх, —т , —гпз. Если в оптической системе имеется виньетирование, определяемое коэффициентом ки,, то для наклонного пучка в меридиональной плоскости Шв = kam f и т. д. [c.139]

По конструкции бленды можно разделить на двойные (Косл значения коэффициентов ослабления бленд при допустимых углах засветки. Приведенные данные показывают, что требуемый коэффициент ослабления в значительной степени предопределяет выбор конструкции бленды. Следует, однако, отметить, что бленды с большим Косл как правило, имеют большие продольные габариты. Двойные и круговые бленды обычно обладают симметрией относительно продольной оси бленды. Кольцевые и сотовые бленды создают виньетирование входного зрачка оптической системы. [c.112]

Особенности габаритного расчета эндоскопов с линзовой оптикой

Исходными данными для проведения габаритного расчета наблюдательной системы эндоскопа обычно являются видимое увеличение на рабочем расстоянии, угловое (или линейное на рабочем расстоянии) поле в пространстве предметов, наибольший световой диаметр оптических деталей, длина оптической системы, размер и удаление выходного зрачка. Кроме того, дополнительно задается коэффициент виньетирования наклонных пучков лучей, величина которого часто принимается равной 0,5. Очевидно, что при разработке оптической схемы эндоскопа для увеличения коэффициента пропускания необходимо стремиться к уменьшению количества оборачивающих систем, т.е. к оптимальному использованию световых диаметров всех компонентов оптической схемы.

В соответствии с таблицей 3, наружные размеры эндоскопов с линзовой оптикой, зависящие от анатомических размеров и формы полостей, составляют для различных видов эндоскопов: длина – от 100 до 345 мм, диаметр – от 5,0 до 32,0 мм, при этом длина превышает диаметр от 4 до 40 раз.

Оптическую схему наблюдательного канала целесообразно рассматривать как телескопическую систему, поэтому, прежде всего, по формуле (3) определяется видимое увеличение Г_Т и угловое поле 2wв (если задана величина 2y), приведенное к воздуху в пространстве предметов. Для определения последнего, если в пространстве предметов эндоскопа находится среда с показателем преломления n, необходимо воспользоваться соотношением

(10)

где, так же, как и на рисунке 8, 2y – линейное поле, а s – расстояние до объекта. Дальнейший расчет проводится по методике расчета телескопических систем с двухкомпонентными линзовыми оборачивающими системами с параллельным ходом лучей между компонентами.

На рисунке 11 показана расчетная оптическая схема эндоскопа в тонких компонентах с тремя оборачивающими системами, с ходом осевого и наклонного пучков лучей, позволяющая получить формулы для проведения габаритного расчета. Схема предназначена для оптической трубки прямого наблюдения.

Рисунок 11 — Расчетная оптическая схема трубки прямого наблюдения в тонких компонентах

Габаритный расчет эндоскопа целесообразно начинать с определения фокусного расстояния объектива. Его величина должна быть такой, чтобы обеспечить требуемое угловое поле при заданном размере изображения:

(11)

где 2y’ – величина изображения, построенного объективом.

Как отмечалось в п. 1.2.1, линейное увеличение оборачивающих систем в эндоскопах принимается равным -1^x, поэтому для обеспечения расчетного увеличения необходимо рассчитать фокусное расстояние окуляра:

При этом значение Г_Тследует подставлять по абсолютной величине.

Фокусные расстояния компонентов оборачивающих систем f’_обор выбираются из условия обеспечения необходимого диаметра выходного зрачка D’:

где D_обор – световой диаметр компонентов оборачивающих систем.

Из подобия заштрихованных на рисунке 11 треугольников следует, что

где – коэффициент виньетирования крайних наклонных пучков лучей, характеризующий, какую часть от диаметра входного зрачка составляет размер проходящего через него наклонного пучка лучей.

Из последнего соотношения определяется расстояние d_обор между компонентами оборачивающей системы:

(12)

Если ввести обозначение

то длина телескопической системы L в тонких компонентах, в соответствии с рисунком 11, определится как

где n – количество оборачивающих систем.

Величина k_обор определяется в зависимости от коэффициента виньетирования, и в эндоскопах обычно находится в пределах от 0,6 до 1,5. При меньших значениях k_обор увеличивается количество оптических элементов и, как следствие, происходит снижение коэффициента пропускания системы, а при больших – происходит заметное снижение освещенности на краю поля изображения.

При оптимальном использовании светового диаметра эндоскопа принимается соотношение D_обор = 2y’, а коэффициент виньетирования равным 0,5, тогда получается, что k_обор = 1.

Последняя формула позволяет по заданной длине оптической системы определить количество оборачивающих систем:

Из рассмотрения хода пучков лучей на рисунке 11 следует, что для того, чтобы световые диаметры компонентов оборачивающей системы определялись ходом осевого пучка лучей, необходимо соответствующим образом рассчитать оптическую силу коллективов. Для этого удобнее всего воспользоваться известной из прикладной оптики формулой, связывающей оптические силы объектива 1, коллектива 2 и окуляра 3 в простой телескопической системе:

(13)

где a_P и a’_P’ – расстояния от главных плоскостей объектива и окуляра соответственно до входного и выходного зрачков.

Рассматривая совместно объектив 1 (рисунок 11), коллектив 2 и первый компонент 3 эндоскопа как телескопическую систему, выходным зрачком которой является апертурная диафрагма, расположенная посредине между компонентами 3 и 4 оборачивающей системы, можно определить оптическую силу первого коллектива по формуле (13), которая для данного случая с учетом введенного коэффициента (12) примет следующий вид:

Для определения фокусных расстояний коллективов, стоящих между оборачивающими системами (в данной схеме это коллективы 5 и 8), формула получается еще проще:

В частности, при k_обор= 1 получается, что фокусные расстояния промежуточных коллективов равняются фокусным расстояниям компонентов оборачивающей системы.

Аналогично для коллектива, расположенного между последней оборачивающей системой и окуляром (в данной схеме это коллектив 11), можно записать, что

где a’_P’ – удаление выходного зрачка от задней главной плоскости окуляра.

Если в оптической системе эндоскопа световые диаметры коллективов и компонентов оборачивающих систем равны, то, учитывая соотношение (2) и заменяя , из формулы (7) можно найти связь между тремя важнейшими оптическими характеристиками эндоскопа с линзовой оптикой:

(14)

Как видно из последней формулы, видимое увеличение Г_Э, линейное поле 2y в пространстве предметов и диаметр выходного зрачка D’ связаны между собой таким образом, что их произведение для заданного расстояния до предмета и заданных габаритных размеров (длина и диаметр) есть число постоянное. Поэтому нельзя одновременно увеличивать значения этих оптических характеристик, так как увеличение одной из них приводит к снижению другой (или двух остальных) [14]. Формула (14) может использоваться и при оценке рассчитанных систем. При правильной постановке коллективов, симметричном ходе лучей через оборачивающие системы и оптимальном использовании светового диаметра произведение трех главных оптических характеристик системы достаточно близко к максимально возможному, равному .

В следующих подразделах подробнее рассматривается элементная база оптики линзовых эндоскопов: объективы, оборачивающие системы (системы переноса изображения) и окуляры.

Ответы на вопрос «18. Снижение экспозиции от центра кадра к …»

Виньети́рование — затемнение изображения по краям кадра (в фотографии и оптике). Виньетирование (фр. vignette — заставка) — ослабление проходящего под углом по отношению к оптической оси потока лучей в оптической системе. Приводит к постепенному падению яркости изображения от центра к краям, соответственно больше всего заметно по углам кадра. Термин применяется и к затемнению части изображения из-за различных преград на пути света.

Виньетирования коэффициент — величина, количественно характеризующая падение освещённости изображения, создаваемого оптической системой. Равен отношению величин телесных углов или площадей поперечных сечений пучков света, образующих изображения точек на краю поля изображения и в центре.

Существующие методы цифровой обработки изображений позволяют частично компенсировать виньетирование.

В лазерных оптических системах виньетирование, как правило, приводит к уменьшению мощности, изменению формы и сечения пучка, а также может вызывать дифракционное рассеяние на виньетирующих апертурах.
[править]
Виньетирование в фотографии

Виньетирование, как правило, характерно для широкоугольных объективов, телеобъективов, а также для оптических систем с большой светосилой. При уменьшении относительного отверстия (диафрагмы) в оптической системе, эффект виньетирования снижается или же пропадает вовсе.

В цифровой фотографии с момента выпуска объективов предназначенных для кропнутых камер, виньетирование появляется в случае, если надеть на полноформатную камеру объектив предназначенный для кропнутых камер, как результат, мы получим сильное виньетирование из-за разницы в углах обзора.

На широкоугольных объективах виньетирование может появляться в случае использования фильтров, поэтому для широкоугольных линз рекомендуется покупать фильтры с тонкой оправой.

Нежелательное виньетирование можно частично или полностью убрать при редактировании фотографий или же автоматически. Например, в камерах Кэнон для этого есть функция коррекции периферийного освещения. Виньетирование, образовавшееся из-за фильтра или использования объективов предназначенных для кропнутых камер на полноформатных камерах, убрать не получится.

Очень часто виньетирование используют в художественных целях.
[править]
Виньетирование как художественный приём

В век развития цифровой техники, когда обработка изображений посредством компьютерных программ доступна многим, виньетирование как художественный приём становится достаточно популярным явлением. Любой творчески настроенный фотохудожник либо экспериментировал с этим приемом, либо использовал его в своих работах.

Затемнение или осветление краев кадра несет определенную художественную нагрузку: искусственным образом отвлекает зрителя от несущественных деталей, фокусируя его внимание на нужных объектах фотоснимка создавая изобразительный акцент.

Изобразительный акцент с помощью виньетирования легко смещается с второстепенных предметов на сцену, которую художник желает выделить, подчеркнуть и привлечь тем самым внимание зрителей к той или иной сцене.

Фотохудожник может использовать виньетирование для достижения своего творческого замысла, расставляя световые акценты на нужных ему деталях, предметах или героях в кадре. Особенностью приёма является то, что он сравнительно прост в применении, но при этом достаточно эффективен в достижении выразительности.

Стоит отметить, что если общепринятым понятием виньетирование признано считать затемнение кадра по краям, то в художественном приёме виньетирования можно не только затемнять края кадра, но и осветлять (в плёночной фотографии применяли вньетирование при печати снимков с негатива), а также выборочно на поле кадра менять освещённость отдельно взятых деталей.

Однако наличие виньетирования не всегда означает, что фотограф использовал его умышленно, как художественный приём. Например, ломография — отдельное течение в фотографии, где виньетирование является общепринятым, и является следствием использования дешёвой фототехники, с плохими оптическими характеристиками.

026.Угол наклона

Неплохие азс Воронеж и так далее
программирование 1с книга

По рисунку нетрудно заметить, что с увеличением угла наклона о/ пучки световых лучей ограничиваются оправой п „ „я, 1 1 Y Рис, 21. Зрачок объектиобъектива и степень их виньетирования ва и освещенность на значительно увеличивается (т. е. умснь- краю поля шается видимая площадь зрачка объектива). При уменьшении отверстия диафрагмы виньетирование уменьшается, так как ограничивается в основном диаметр лучей, входящих в объектив по осевой линии.
Положение входного и выходного зрачков. Изображение диафрагмы, наблюдаемое через передний компонент объектива, называется входным зрачком, а изображение диафрагмы, видимое через задний компонент, —выходным зрачком.
Фотометрические характеристики. Эффективное относительное отверстие. Более точной характеристикой световых возможностей фотографического объектива является не геометрическое, а эффективное относительное отверстие. Это связано с тем, что при прохождении света через оптические системы происходит большее или меньшее его ослабление, зависящее от числа оптических деталей, наличия просветления и т. п. Эффективное относительное отверстие объектива выражается в виде следующей дроби:

где лЭф — знаменатель эффективного относительного отверстия; п, — знаменатель геометрического относительного отверстия; т — коэффициент светопропускання объектива.
Характер изменения освещенности по полю изображения и коэффициент виньетирования. При переходе от центра изображения к краям освещенность постепенно уменьшается из-за удлинения пути световых лучей, наклонного падения их и уменьшения зрачка для наклонных лучей. С учетом этих факторов освещенность поля для наклонных пучков определяется по формуле

Страницы: 1 | 2

надёжно: юридические услуги организациям

Виньетирование

Виньетирование (фр. vignette — заставка) — явление частичного ограничения (затемнения) наклонных пучков света оправой или диафрагмами оптической системы. Результатом является снижение яркости изображения к краям поля зрения системы. В фотографических, киносъёмочных, телевизионных и проекционных объективах это проявляется в виде повышенной яркости центральной части кадра по отношению к его углам.

Виньетирование — ослабление проходящего под углом по отношению к оптической оси потока лучей в оптической системе. Приводит к постепенному падению яркости изображения от центра к краям, соответственно больше всего заметно по углам кадра. Термин применяется и к затемнению части изображения из-за различных преград на пути света.

Коэффициент виньетирования — величина, количественно характеризующая падение освещённости изображения, создаваемого оптической системой. Равен отношению величин телесных углов или площадей поперечных сечений пучков света, образующих изображения точек на краю поля изображения и в центре.

Существующие методы цифровой обработки изображений позволяют частично компенсировать виньетирование.

Виньетирование в фотографии

Виньетирование в наибольшей степени проявляется в широкоугольных объективах, телеобъективах, а также в оптике с большой светосилой. При уменьшении относительного отверстия (диафрагмы) в оптической системе эффект виньетирования снижается или пропадает вовсе.

На широкоугольных объективах виньетирование может появляться в случае использования светофильтров, поэтому для широкоугольных линз рекомендуется покупать фильтры с тонкой оправой.

Нежелательное виньетирование можно частично или полностью убрать при редактировании фотографий или же автоматически. Например, в камерах Canon для этого есть функция коррекции периферийного освещения. Виньетирование, образовавшееся из-за фильтра или использования объективов, предназначенных для камер с меньшим размером кадра, на малоформатных фотоаппаратах убрать не получится.

Очень часто виньетирование используют в художественных целях.

Виньетирование как художественный приём

В век развития цифровой техники, когда обработка изображений посредством компьютерных программ доступна многим, виньетирование как художественный приём становится достаточно популярным явлением. Любой творчески настроенный фотохудожник либо экспериментировал с этим приёмом, либо использовал его в своих работах.

Затемнение или осветление краёв кадра несёт определенную художественную нагрузку: искусственным образом отвлекает зрителя от несущественных деталей, фокусируя его внимание на нужных объектах фотоснимка, создавая изобразительный акцент.

Изобразительный акцент с помощью виньетирования легко смещается с второстепенных предметов на сцену, которую художник желает выделить, подчеркнуть и привлечь тем самым внимание зрителей к той или иной сцене.

Стоит отметить, что если общепринятым понятием виньетирование признано считать затемнение кадра по краям, то в художественном приёме виньетирования можно не только затемнять края кадра, но и осветлять (в плёночной фотографии применяли виньетирование при печати снимков с негатива), а также выборочно на поле кадра менять освещённость отдельно взятых деталей.

Происхождение приёма

Впервые в 1751 году виньетка в искусстве оформления была использована для украшения страниц книги. Она представляла собой усики виноградной лозы вокруг границ страницы, чтобы ещё более выделить текст этой книги. Само слово «виньетка» происходит от слова, означающего «виноградная лоза». Спустя почти век, мода на виньетки пришла и в фотографию. С помощью определённых манипуляций со светом, выделялся основной элемент фото. В плёночной фотографии виньетирование превратилось в один из художественных приёмов. Этот приём был призван сконцентрировать внимание зрителя на основном объекте съёмки путём затемнения краёв кадра.

Фотографическое искусство практически моментально захватило весь мир. В обществе начала XX века стало хорошим тоном иметь фотографии как память о различных важных событиях — свадьба, день рождения, выпускной вечер гимназий и институтов. Изначально это были обычные снимки со стоящими на фоне учебного заведения гимназистами-выпускниками вместе с их преподавателями. Так как сложно было разобрать на общем фото — кто есть кто, ближе к середине XX века в школьную фотографию приходит мода на виньетирование, то есть выделение именно лиц людей. Для этого делалась общая крупная фотография выпускников, рассаженных так, чтобы было хорошо видно лицо каждого из них. Затем на это фото во время его экспонирования между объективом фотоувеличителя и фотобумагой помещалась маска, уменьшавшая количество света там, где нужно было сделать тёмный фон. Таким образом, получались как бы отдельно изображенные люди. Делом это было не простым, и подобные фото могли делать качественно только большие мастера фотоискусства. Немного позже научились фото подписывать.

С изобретением цифровых фотоаппаратов и специальных компьютерных программ, виньетирование стало не таким сложным делом, как ранее. К стандартному выделению лиц людей добавились различные надписи и украшения. Стали создаваться специальные шаблоны, которые можно скачать из Интернета. Многие фотографы стали использовать их для своих работ. Теперь людей можно было фотографировать по отдельности каждого, что облегчало фокусировку и настройку света, а также дальнейшую обработку фотографий для создания общей. Сегодня виньетка для фото представляет собой фотоколлаж — сборку нескольких фотографий на цветном фоне, украшенном различными картинками. А для хранения школьных виньеток и памятных фото можно использовать специальные папки и планшеты.

Л.Г. Бебчук , Ю.В. Богачев, С.В. Бодров, В.И.Кузичев, Л.И. Михайловская — Сборник задач по курсу «Прикладная оптика» — PDF, страница 4

Апертурная диафрагма установлена за объективомна расстоянии 20 мм. Определить диаметры оправы объектива и апертурнойдиафрагмы.3.12.Объективзрительнойтрубыдлянаблюдениявзенитеискусственных спутников Земли, удаленных от поверхности на 200 км, имеетфокусное расстояние 1000 мм. Определить предельно допустимый диаметрполевой диафрагмы для одновременного наблюдения двух спутников,удаленных друг от друга на 5 км.3.13.

Определить относительное отверстие объектива с фокуснымрасстоянием 50 мм, если он образован положительным и отрицательнымкомпонентами, расположенными на расстоянии 60 мм. Оптическая силапервого компонента вдвое больше модуля оптической силы второго;диаметры оправ компонентов 50 мм.Найти угловое поле телеобъектива в пространстве предметов приотсутствии виньетирования и полном виньетировании. Предмет расположенв бесконечности.3.14. Телеобъектив состоит из первого компонента с фокуснымрасстоянием 150 мм и второго компонента с фокусным расстоянием –75 мм,расположенных на расстоянии 90 мм.

Апертурная диафрагма установлена нарасстоянии 60 мм за первым компонентом. Полевая диафрагма диаметром40 мм установлена в задней фокальной плоскости телеобъектива. Найти егоугловое поле в пространстве предметов и изображений.3.15. Реверсивный телеобъектив состоит из первого компонента сфокусным расстоянием –50 мм и второго компонента с фокуснымрасстоянием 50 мм, расположенных на расстоянии 100 мм друг от друга.Найти диаметр оправы второго компонента, если она является апертурнойдиафрагмой, а относительное отверстие объектива 1:2.3.16.

В реверсивном телеобъективе с фокусным расстоянием 20 ммрасстояние между его тонкими компонентами равно 80 мм. Полеваядиафрагма имеет диаметр 30 мм и установлена в задней фокальнойплоскостиобъектива, удаленнойот заднейглавной точки второгокомпонента на расстояние 60 мм.

Апертурной диафрагмой является оправавторого компонента диаметром 40 мм.Найти относительное отверстие телеобъектива, его угловые поля впространствах предметов и изображений, а также фокусные расстоянияобоих компонентов.3.17.Объективсостоитиздвухкомпонентовсфокуснымирасстояниями 150 мм и 120 мм соответственно; расстояние междукомпонентами 100 мм. Апертурная диафрагма установлена на расстояниии60 мм от первого компонента. Полевая диафрагма диаметром 20 ммустановлена в задней фокальной плоскости.

Найти угловое поле объектива впространстве предметов и в пространстве изображений.3.18. Объектив состоит из двух одинаковых тонких компонентов сфокусными расстояниями 100 мм; расстояние между компонентами 75 мм;диаметры компонентов 20 мм. Внутри объектива на расстоянии 50 мм отпервого компонента расположена диафрагма диаметром 8 мм. Предметнаходится в бесконечности. Определить: 1) относительное отверстиеобъектива;2) угловое поле объектива в пространстве предметов приотсутствии виньетирования и при коэффициенте виньетирования 0,5.Примечание: виньетирование несимметрично относительно главноголуча.3.19. Объектив состоит из двух тонких компонентов с фокуснымирасстояниями 120 мм и 100 мм соответственно;расстояние междукомпонентами 80 мм. Относительное отверстие объектива 1:2 ; угловое полеобъектива в пространстве предметов 15о; коэффициент виньетирования накраю поля 0,8. Апертурной диафрагмой является оправа первого компонента.Определить диаметры оправ компонентов.3.20.

Двухзеркальный объектив типа объектива Кассегрена состоит изпервого вогнутого зеркала с радиусом кривизны (-200 мм) и второговыпуклого зеркала с радиусом кривизны (-100 мм). Апертурной диафрагмойявляется оправа первого зеркала диаметром 100 мм. Относительноеотверстие объектива 1:5. Определить: а) расстояние между зеркалами;б) диаметр выходного зрачка и его удаление от вершины второго зеркала.3.21. Двухзеркальный объектив типа Кассегрена состоит из первоговогнутого зеркала с радиусом кривизны (-400 мм), второго выпуклогозеркала с радиусом кривизны (-200 мм), расстояние между вершинами зеркал–120 мм.

Апертурной диафрагмой является оправа второго зеркаладиаметром 40 мм. Определить:а) диаметр входного зрачка и егорасположение относительно вершины первого зеркала;б) относительноеотверстие объектива.3.22. В панкратическом объективе для киносъемочной камерыфокусное расстояние изменяется от 9 мм до 36 мм. Формат плёнки 5,69 х 4,12мм2. Определить минимальное и максимальное угловое поле объектива впространстве предметов, считая предмет расположенным в бесконечности.Глава 4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПОТОКА ИЗЛУЧЕНИЯОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙЭнергетическиеисветовыевеличиныиединицыизмерения,необходимые для анализа действия оптической системы как преобразователяэнергии излучения или световой энергии, приведены в таблице 5, где Q1 иQ2 – площади излучающей и облучаемой поверхностей соответственно.Таблица 5Энергетические и световые величины и единицыЭнергетические величиныСветовые величиныНаименованиеЗависимостьЕдиницаПотокизлученияЭнергетическаясветимостьЭнергетическаяосвещенностьОсновнаявеличина ФeВтMe =ΦeQ1Вт.м-2Ee =ΦeQ2Вт.м-2НаименованиеСветовойпотокСветимостьОсвещенностьЗависимостьΦv = Iv ⋅ ΩЕдиницалмMv =ΦvQ1лм.м-2Ev =ΦvQ2лкСила излученияIe =ΦeΩВт.ср-1ОсновнаявеличинаСила светакдIvЭнергетическаяяркостьLe =IeQ1 cos ε.-1.

-2Вт ср мЯркостьLv =IvQ1 ⋅ cos εкд.м-2При фотометрических расчетах применяют следующие основныеформулы:энергетическая освещенность от точечного источникаIEe = e cos ε , где l- расстояние от источнтка до облучаемойl2поверхности; ε- угол падения лучей на поверхность;энергетическая освещенность от источника, имеющего форму круглогодиска или сферы,Ee = πLe ⋅ sin 2 α , где 2α- угловой размер источника из точки, вкоторой определяется энергетическая освещенность;связь между энергетической яркостью и энергетической светимостьюMLe = e ,πэнергетическая яркость вторичного источникаρELe = e , где ρ — коэффициент диффузного отраженияπвторичного источника;поток излучения между произвольно расположенными площадкамиdQ ⋅ dQ2 cos ε ⋅ cos ε ;d 2Φ e = Le 112l2энергетическая светимость черного телаM eo = σ ⋅ T 4 ,где σ=5,672⋅11-8 Вт⋅м-2⋅К-4;Т-температура по абсолютной шкале, К.Энергетическая светимость и спектральная плотность энергетическойсветимости реального источника вычисляются по формулам:M e = εσT 4 ;Me,λ(λ) = ε(λ)M o (λ) ,e,λгде ε- коэффициент теплового излучения реального тела; ε(λ)- спектральныйкоэффициент теплового излучения реального тела.Переход от энергетических единиц к световым и наоборотвыполняется через световую эффективность излучения:Φ v K m ∫V (λ)Φ e,λ (λ)dλK==,Φe∫ Φ e,λ (λ)dλгде V (λ) =K (λ)- относительная спектральная световая эффективность;KmΦ(λ)v,λ- спектральная световая эффективность;K (λ) =Φ (λ)e,λK m = 680 лм ⋅ Вт −1 — максимальное значение спектральной световойэффективности.Если источник света яркостью Lv расположен на оптической оси, тоосвещенность его изображения при равенстве показателей преломления средпространства предметов и изображений определяется выражениемE ‘v = τπLv ⋅ sin 2 σ’A’, где τ- коэффициент пропускания оптическихсред, расположенных между предметом и его изображением;σ′Α′ — апертурный угол в пространстве изображений.Последнюю формулу иногда применяют в виде2τπLv ⎛⎜ D ⎞⎟ 2τπLv ⎛⎜ D ⎞⎟ 2 βρE ‘v =или E ‘v =при β= 0 (-s = ∞) ;⎜ f ‘⎟4 ⎜⎝ f ‘ ⎟⎠ ⎛24⎝⎠⎞⎜ βρ − β ⎟⎝⎠Для предмета, расположенного вне оптической оси, освещенность егоизображения вычисляется по формуле E ‘v,ω’= E ‘v ⋅kω ⋅ cos 4 ω’ ,Где kω — коэффициент виньетирования наклонного пучка лучей;ω′- половина углового поля в пространстве изображений.Коэффициент пропускания оптической системы приближенно можновычислить по формулеNNNNNNкрτ = 0,96⋅ 0,94 фл ⋅ 0,98 1 ⋅ 0,99 2 ⋅ 0,995 3 ⋅ 0,99d ⋅ 0,9 0 ,где Nкр- число границ крон-воздух; Nфл- число границ флинт-воздух;N1- число однослойно просветленных поверхностей; N2- число двухслойнопросветленных поверхностей; N3- число трехслойно просветленныхповерхностей; d- суммарная толщина оптических деталей по оси; N0- числоотражающих (зеркальных) поверхностей.Задачи:4.1.

Определить предельное расстояние, с которого нить лампынакаливания площадью 0,5 см2 и яркостью 105 кд/м2 видна глазом ночью(поглощением в атмосфере пренебречь). Пороговый световой поток глаза2·10-14 лм при диаметре зрачка глаза 8 мм.4.2. Найти поток излучения, поступающий от источника силой света100 кд на чувствительную поверхность приемника площадью 10 мм2 срасстояния 1 м.

Виньетирование — обзор | Темы ScienceDirect

Восстановление VI

Целью восстановления изображения является устранение последствий заданного или предполагаемого ухудшения качества изображения. В этом разделе мы описываем некоторые основные методы восстановления, включая фотометрическую коррекцию, геометрическую коррекцию, деконволюцию и оценку (уровней серого изображения при наличии шума).

VI.A Фотометрическая коррекция

В идеале уровни серого в цифровом изображении должны соответствовать яркости в соответствующих точках сцены.На практике, однако, отображение яркости в уровень серого может варьироваться от точки к точке — например, из-за неоднородности отклика датчика или из-за того, что датчик собирает больше света от точек сцены в центре своего поля зрения, чем от точек на периферии («виньетирование»).

Оценить неоднородность сенсора можно по изображениям известных тестовых объектов. Безшумное изображение равномерно яркой поверхности должно иметь постоянный уровень серого; таким образом, вариации его уровня серого должны быть связаны с неоднородностью датчика.Мы можем измерить вариацию в каждой точке и использовать ее для вычисления коррекции уровня серого произвольного изображения в этой точке. Например, если мы рассматриваем неоднородность как ослабление на коэффициент a ( x , y ) в каждой точке, мы можем компенсировать его, умножив уровень серого на ( x , y ) на 1/ на ( x , y ).

VI.B Геометрическая коррекция

Изображение, полученное датчиком, может быть геометрически искажено, например, из-за оптических аберраций.Мы можем оценить искажение, используя изображения известных тестовых объектов, таких как обычные сетки. Затем мы можем вычислить геометрическое преобразование, которое исправит искажение в любом изображении.

Геометрическое преобразование определяется парой функций x ′ = ϕ ( x , y ), y ′ = ψ ( x , y ), которые отображают старые координаты ( x , y ) в новые ( x ′, y ′). Когда мы применяем такое преобразование к цифровому изображению, входные точки ( x , y ) представляют собой регулярно разнесенные выборочные точки, скажем, с целочисленными координатами, но выходные точки ( x ′, y ′) могут — произвольные точки плоскости в зависимости от характера преобразования.Чтобы получить цифровое изображение на выходе, мы можем сопоставить выходные точки с ближайшими точками с целыми координатами. К сожалению, это сопоставление не однозначно; некоторые точки с целыми координатами в выходном изображении могут не иметь сопоставленных входных точек, тогда как другие могут иметь более одной.

Чтобы обойти эту проблему, мы используем обратное преобразование x = ϕ ( x ′, y ′), y = ψ ( x ′, y ′) для отображения каждого целого числа — координата точки выходного изображения обратно в плоскость входного изображения.Затем этой точке назначается уровень серого, полученный из уровней ближайших точек входного изображения — например, уровень серого ближайшей точки или средневзвешенное значение уровней серого окружающих точек.

VI.C Deconvolution

Предположим, что изображение было размыто в результате известного процесса локального взвешенного усреднения. Математически такой процесс размытия описывается сверткой ( g = h * f ) изображения f с шаблоном весов h .(Значение h * f для заданного сдвига h относительно f получается поточечным умножением их и суммированием результатов.)

По теореме свертки для преобразований Фурье имеем G = HF , где F , G , H — это преобразования Фурье для f , g , h соответственно. Таким образом, в принципе мы можем восстановить не размытый f , вычислив F = G / H и обратное преобразование Фурье.(На частотах, где H имеет нули, G / H не определено, но мы можем принять F = G = 0.) Этот процесс называется обратной фильтрацией. Если h не задано, мы можем оценить его по размытым изображениям известных тестовых объектов, таких как точки, линии или края ступенек.

Только что описанный простой процесс деконволюции игнорирует влияние шума. Более реалистичной моделью для ухудшенного изображения является g = h * f + n , где n представляет шум.Если мы попытаемся применить обратную фильтрацию в этой ситуации, мы получим G = HF + N , так что G / H = F + N / H . Таким образом, на высоких пространственных частотах, где шум сильнее, чем детали изображения, несущие информацию, в результатах обратной фильтрации будет преобладать шум. Чтобы избежать этого, разделение G / H должно выполняться только на относительно низких пространственных частотах, тогда как на более высоких частотах G следует оставить без изменений.

Более общий процесс, известный как фильтрация по методу наименьших квадратов или фильтрация Винера, может использоваться, когда присутствует шум, при условии, что статистические свойства шума известны. В этом подходе g устраняет размытость путем сворачивания его с помощью фильтра m , выбранного для минимизации ожидаемой разницы в квадрате между f и m * g . Можно показать, что преобразование Фурье M для m имеет форму (1/ H ) [1 / (1+ S )], где S связано со спектральной плотностью шум; обратите внимание, что в отсутствие шума это сводится к обратному фильтру: M = 1/ H .Ряд других критериев восстановления приводит к аналогичным конструкциям фильтров.

Могут быть определены другие методы устранения размытости, предполагающие наличие некоторых знаний о статистических свойствах шума. Типичный подход состоит в том, чтобы найти такую оценку f ˆ f , чтобы «остаток» g − h * fˆ имел те же статистические свойства, что и n . Эта проблема обычно имеет много решений, и мы можем наложить дополнительные ограничения на f (чтобы она была неотрицательной, «гладкой» и т. Д.). Также были разработаны методы устранения размытости, в которых выбор фильтра зависит от локальных характеристик изображения или предполагается, что само размытие изменяется в разных частях изображения.

VI.D Оценка

Предположим, что изображение было искажено добавлением шума, g = f + n , где статистика шума известна. Мы хотим найти оптимальную оценку f уровня серого изображения в каждой точке. Если изображение не имеет структуры, нашей единственной основой для этой оценки является наблюдаемый уровень серого g в данной точке; но для реальных изображений соседние точки не являются независимыми друг от друга, так что оценки в соседних точках также могут использоваться при вычислении оценки в данной точке.

Один подход к оценке изображения, известный как фильтрация Калмана, сканирует изображение строка за строкой и вычисляет оценку в каждом пикселе как линейную комбинацию оценок в предыдущих соседних пикселях. Коэффициенты оценки, которая минимизирует ожидаемую квадратичную ошибку, могут быть вычислены из автокорреляции (идеального) изображения.

Рекурсивные фильтры Калмана для восстановления изображений требуют больших вычислительных ресурсов. Приближения, такие как фильтры Калмана с уменьшенным обновлением, дают очень хорошие результаты при гораздо меньшей вычислительной сложности.Теоретико-оценочная формулировка задачи восстановления изображения с использованием фильтра Калмана позволила исследовать более общие случаи, включая слепое восстановление (когда неизвестная функция размытия моделируется и оценивается вместе с исходным изображением) и восстановление нестационарного изображения (кусочно-стационарные области восстановлен, с фильтрами, подходящими для регионов, выбранных с помощью цепи Маркова).

В дополнение к рекурсивным фильтрам были разработаны другие теоретико-оценочные подходы, основанные на моделях.Например, в фильтре Винера, описанном выше, можно использовать модели случайного поля (см. Раздел III) для оценки необходимых спектров мощности. В качестве альтернативы можно использовать модели MRF для характеристики ухудшенных изображений и разработать методы детерминированной или стохастической оценки, которые максимизируют апостериорную функцию плотности вероятности.

Оригинальный подход, который моделирует исходное изображение с помощью составной модели, где стационарные области представлены с использованием моделей MRF, а разрывы, разделяющие стационарные области, представлены с использованием «линейных процессов», привел к новой унифицированной структуре для обработки широкого множество задач по оценке изображения, восстановлению, реконструкции поверхности и сегментации текстуры.Составная модель, когда используется вместе с критерием MAP, приводит к проблемам невыпуклой оптимизации. Класс методов стохастического поиска, известный как имитация отжига, и его варианты позволили решить такие задачи оптимизации. Хотя эти методы требуют больших вычислительных ресурсов, параллельные аппаратные реализации алгоритмов отжига уменьшили их вычислительную сложность. Пример восстановления изображения показан на рис. 4.

РИСУНОК 4. Восстановление изображения.(а) Исходное изображение; (б) размытое изображение; (c) восстановленное изображение. [Эти изображения были предоставлены профессором А. Кацаггелосом из Северо-Западного университета.]

Практический метод коррекции виньетирования для цифровой камеры с измерением поверхностной яркости

Предлагаемая процедура сочетает в себе преимущества обеих групп методов коррекции виньетирования, основанных на приближении функции виньетирования. Он имеет точность методов эталонной цели, но его также можно использовать для любых стабильных условий освещения, например, в случае методов на основе изображений.Процедура определения функции виньетирования требует изображения эталонной цели и измерения распределения яркости той же цели. Функция виньетирования оценивается с использованием предложенного метода аппроксимации, который подходит для нерадиального виньетирования. Блок-схема предлагаемой процедуры коррекции виньетирования представлена на рис. 1.

Рис. 1

Блок-схема процедуры коррекции виньетирования

Первым шагом процедуры после получения изображения эталонной цели \ (I_ \ mathrm {ref} \) является преобразование этого цветного изображения в изображение в оттенках серого \ (I_c \).* _v \). Последний шаг процедуры используется не только для эталонного изображения \ (I_ \ mathrm {ref} \), но в основном для любого изображения сцены \ (I_ \ mathrm {work} \), полученного с теми же настройками объектива камеры, что и \ ( I_ \ mathrm {ref} \). Ниже подробно описаны важные этапы процедуры.

Целью преобразования изображения в оттенках серого является приближение яркости сцены. Цветовые значения эталонного изображения были преобразованы следующим образом:

$$ \ begin {align} I_c = 0.2127R + 0.7151G + 0,0722B, \ end {align} $$

(1)

, где \ (I_ {c} \) — изображение в оттенках серого для \ (I_ \ mathrm {ref} \), а R , G , B — цветовые компоненты изображения \ (I_ \ mathrm {ref } \) описан в цветовом пространстве камеры RGB. Метод преобразования использует стандартное преобразование из пространства sRGB в канал Y CIE XYZ для источника света D65.

Компенсация яркости изображения в оттенках серого \ (I_ {c} \) использует информацию о яркости сцены \ (I_L \) от измерительного устройства (двухмерного колориметра).Этот важный шаг позволяет устранить неоднородности изображения \ (I_ {c} \), связанные со светом и объектом:

$$ \ begin {align} I (x, y) = \ dfrac {\ bar { I} _L} {I_L (x, y)} I_ {c} (x, y), \ end {align} $$

(2)

где \ (I_L \) — эталонное изображение измеренной яркости, \ (\ bar {I} _L \) — среднее значение яркости эталонного изображения \ (I_L \), \ (\ dfrac {\ bar {I} _L} {I_L (x, y)} \) — коэффициент масштабирования, который обеспечивает одно и то же среднее значение пикселей изображения до и после коррекции, а ( x , y ) — координаты изображения.{2}, \ end {align} $$

(3)

где \ (\ mathbf {a} \) представляет параметры функции аппроксимации.

Таблица 1 Настройки получения изображений

Предлагаемая модель виньетирования использует полиномиальную функцию, основанную на интенсивности пикселей изображения \ (I_v \). Функция \ (f_ {xy} \) описывает реакцию камеры в виде уровня интенсивности на падающий свет с уровнем яркости L ( x , y ).я (х, у), \ end {выравнивается} $$

(5)

где \ (a_i \) — параметры полинома.

Четкая математическая модель изображения I , с точки зрения коррекции виньетирования, не нужна и может быть заменена ее упрощенной моделью. Следовательно, аппроксимация с использованием локально подобранных полиномиальных моделей будет ограничена вторым порядком по соответствующим строкам \ (I_x \) и столбцам \ (I_y \) изображения.{\ circ} \)

Определенная функция виньетирования оптимизирована для конкретных настроек объектива. Если мы изменим настройку объектива, нам придется повторить процесс аппроксимации функций виньетирования. Формулу (7) можно использовать для цветных изображений, применяя коррекцию независимо для каждого цветового канала изображения.

Ubuntu Manpage: fulla — Корректировка искажения объектива, виньетирования и хроматической аберрации

Предоставлено: hugin-tools_2018.0,0 + dfsg-1_amd64

НАИМЕНОВАНИЕ

       fulla - Коррекция дисторсии объектива, виньетирования и хроматической аберрации

ОБЗОР

         fulla  [опции]  входной файл (ы)

ОПИСАНИЕ

       Применяйте радиальную коррекцию виньетирования или плоского поля, а также геометрические радиальные искажения.
       и коррекция поперечной хроматической аберрации.

       fulla может использоваться для пакетной коррекции большого количества файлов.Коэффициенты радиальной дисторсии
       можно прочитать из базы данных объективов. 2 + d * r [1]

       Поскольку поперечные хроматические аберрации (TCA) приводят к различному масштабированию объектов в
       красный, зеленый и синий каналы, это можно исправить, масштабируя красный и синий каналы, чтобы
       что они соответствуют зеленому каналу.Большинство приложений, например Photoshop или Picture Window Pro
       Предлагаем коррекцию TCA с помощью линейного масштабирования. Это равносильно изменению параметра d в
       уравнение [1].

       См. Http://hugin.sf.net/tutorials/tca о методе определения этих параметров.

ОПЦИИ

         --зеленый = db | a: b: c: d 
           Правильный коэффициент радиального искажения для всех каналов, (a, b, c, d) Укажите db для
           поиск в базе данных или 4 коэффициента a: b: c: d

         - синий = db | a: b: c: d 
           Исправьте коэффициенты радиального искажения для синего канала (a, b, c, d).Это применяется
           поверх  - зеленый  коэффициенты искажения, использовать для TCA corr. Укажите 'db' для
           поиск в базе данных или 4 коэффициента a: b: c: d

         --red = db | a: b: c: d 
           Исправьте коэффициенты радиального искажения для красного канала (a, b, c, d). Это применяется
           поверх  - зеленый  коэффициенты искажения, использовать для TCA corr. Укажите 'db' для
           поиск в базе данных или 4 коэффициента a: b: c: d

         --camera-maker = Создатель 
           Производитель камеры, для запроса базы данных

         --camera-model = Cam 
           Имя камеры, для запроса к базе данных

         --lensname = Линза 
           Имя линзы, для запроса к базе данных

               Укажите --camera-maker и --camera-model для камер с фиксированным объективом или --lensname для
               сменные линзы. - фокусная длина = 50 
           Укажите фокусное расстояние в мм, для запроса к базе данных

         - температура = 3,5 
           Укажите апертуру для запроса базы данных данных виньетирования

         - не изменять масштаб 
           Не масштабируйте изображение, чтобы не было черных границ. 6)

         - линейный 
           Коррекция виньетирования в линейном цветовом пространстве

         - гамма = значение 
           Гамма исходных данных.Используется для гамма-коррекции до и после коррекции плоского поля

         нитей = n 
           Количество нитей, которые следует использовать

         -h | --help 
           Показать справку

         --output = имя 
           Установите имя выходного файла. Если указано более одного изображения, имя будет использоваться как суффикс.
           (суффикс по умолчанию: _corr)

         - сжатие = значение 
           Сжатие выходных файлов. Для вывода jpeg: 0-100 Для вывода tiff: ПАКЕТЫ,
           ВЫКЛЮЧЕНИЕ, LZW

         --смещение = X: Y 
           Горизонтальный и вертикальный сдвиг

         - словесно 
           Подробный

АВТОРЫ

       Автор Пабло д'Анджело.Также содержит материалы Дугласа Уилкинса, Иппей Укай,
       Эд Галлей, Бруно Постл, Джерри Паттерсон, Брент Тауншенд и Томас Модс.

«Версия: 2018.0.0» 2018-02-03 FULLA (1)

% PDF-1.5 % 1 0 объект > эндобдж 4 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000T \ 000h \ 000e \ 000 \ 040 \ 000p \ 000r \ 000o \ 000b \ 000l \ 000e \ 000m \ 000 \ 040 \ 000a \ 000u \ 000t \ 000o \ 000m \ 000u \ 000l \ 000t \ 000i \ 000n \ 000o \ 000m \ 000i \ 000a \ 000l \ 000 \ 040 \ 000s \ 000o \ 000l \ 000v \ 000e \ 000s) эндобдж 5 0 объект > эндобдж 8 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000M \ 000a \ 000t \ 000h \ 000e \ 000m \ 000a \ 000t \ 000i \ 000c \ 000a \ 000l \ 000 \ 040 \ 000d \ 000e \ 000s \ 000c \ 000r \ 000i \ 000p \ 000t \ 000i \ 000o \ 000n) эндобдж 9 0 объект > эндобдж 12 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000E \ 000s \ 000t \ 000i \ 000m \ 000a \ 000t \ 000i \ 000n \ 000g \ 000 \ 040 \ 000 \ 134 \ 000b \ 000o \ 000l \ 000d \ 000s \ 000y \ 000m \ 000b \ 000o \ 000l \ 000 \ 173 \ 000 \ 134 \ 000b \ 000e \ 000t \ 000a \ 000 \ 175 \ 000 \ 040 \ 000a \ 000n \ 000d \ 000 \ 040 \ 000 \ 134 \ 000g \ 000a \ 000m \ 000m \ 000a) эндобдж 13 0 объект > эндобдж 16 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000I \ 000n \ 000s \ 000t \ 000a \ 000l \ 000l \ 000a \ 000t \ 000i \ 000o \ 000n) эндобдж 17 0 объект > эндобдж 20 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000c \ 000r \ 000a \ 000n \ 000 \ 040 \ 000i \ 000n \ 000s \ 000t \ 000a \ 000l \ 000l \ 000a \ 000t \ 000i \ 000o \ 000n) эндобдж 21 0 объект > эндобдж 24 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000G \ 000i \ 000t \ 000h \ 000u \ 000b \ 000 \ 040 \ 000i \ 000n \ 000s \ 000t \ 000a \ 000l \ 000l \ 000a \ 000t \ 000i \ 000o \ 000n) эндобдж 25 0 объект > эндобдж 28 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000D \ 000a \ 000t \ 000a \ 000 \ 040 \ 000e \ 000x \ 000a \ 000m \ 000p \ 000l \ 000e \ 000 \ 040 \ 0001 \ 000: \ 000 \ 040 \ 000K \ 000 = \ 0002 \ 000 \ 040 \ 000r \ 000e \ 000s \ 000p \ 000o \ 000n \ 000s \ 000e \ 000 \ 040 \ 000c \ 000a \ 000t \ 000e \ 000g \ 000o \ 000r \ 000i \ 000e \ 000s) эндобдж 29 0 объект > эндобдж 32 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000S \ 000i \ 000m \ 000u \ 000l \ 000a \ 000t \ 000i \ 000n \ 000g \ 000 \ 040 \ 000d \ 000a \ 000t \ 000a) эндобдж 33 0 объект > эндобдж 36 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000F \ 000i \ 000t \ 000t \ 000i \ 000n \ 000g \ 000 \ 040 \ 000a \ 000n \ 000 \ 040 \ 000a \ 000u \ 000t \ 000o \ 000l \ 000o \ 000g \ 000i \ 000s \ 000t \ 000i \ 000c \ 000 \ 040 \ 000m \ 000o \ 000d \ 000e \ 000l \ 000 \ 040 \ 000t \ 000o \ 000 \ 040 \ 000t \ 000h \ 000e \ 000 \ 040 \ 000d \ 000a \ 000t \ 000a \ 000 \ 040 \ 000 \ 050 \ 000K \ 000 = \ 0002 \ 000 \ 040 \ 000c \ 000a \ 000t \ 000e \ 000g \ 000o \ 000r \ 000i \ 000e \ 000s \ 000 \ 051) эндобдж 37 0 объект > эндобдж 40 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000D \ 000a \ 000t \ 000a \ 000 \ 040 \ 000e \ 000x \ 000a \ 000m \ 000p \ 000l \ 000e \ 000 \ 040 \ 0002 \ 000: \ 000 \ 040 \ 000K \ 000 = \ 0003 \ 000 \ 040 \ 000r \ 000e \ 000s \ 000p \ 000o \ 000n \ 000s \ 000e \ 000 \ 040 \ 000c \ 000a \ 000t \ 000e \ 000g \ 000o \ 000r \ 000i \ 000e \ 000s) эндобдж 41 0 объект > эндобдж 44 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000S \ 000i \ 000m \ 000u \ 000l \ 000a \ 000t \ 000i \ 000n \ 000g \ 000 \ 040 \ 000d \ 000a \ 000t \ 000a) эндобдж 45 0 объект > эндобдж 48 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000F \ 000i \ 000t \ 000t \ 000i \ 000n \ 000g \ 000 \ 040 \ 000a \ 000n \ 000 \ 040 \ 000a \ 000u \ 000t \ 000o \ 000m \ 000u \ 000l \ 000t \ 000i \ 000n \ 000o \ 000m \ 000i \ 000a \ 000l \ 000 \ 040 \ 000m \ 000o \ 000d \ 000e \ 000l \ 000 \ 040 \ 000t \ 000o \ 000 \ 040 \ 000t \ 000h \ 000e \ 000 \ 040 \ 000d \ 000a \ 000t \ 000a \ 000 \ 040 \ 000 \ 050 \ 000K \ 000 = \ 0003 \ 000 \ 040 \ 000c \ 000a \ 000t \ 000e \ 000g \ 000o \ 000r \ 000i \ 000e \ 000s \ 000 \ 051) эндобдж 49 0 объект > эндобдж 52 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000A \ 000 \ 040 \ 000c \ 000o \ 000m \ 000p \ 000a \ 000r \ 000i \ 000s \ 000o \ 000n \ 000 \ 040 \ 000o \ 000f \ 000 \ 040 \ 000d \ 000i \ 000f \ 000f \ 000e \ 000r \ 000e \ 000n \ 000t \ 000 \ 040 \ 000a \ 000u \ 000t \ 000o \ 000l \ 000o \ 000g \ 000i \ 000s \ 000t \ 000i \ 000c \ 000 \ 040 \ 000p \ 000a \ 000r \ 000a \ 000m \ 000e \ 000t \ 000e \ 000r \ 000i \ 000z \ 000a \ 000t \ 000i \ 000o \ 000n \ 000s) эндобдж 53 0 объект > эндобдж 56 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000C \ 000o \ 000m \ 000m \ 000o \ 000n \ 000l \ 000y \ 000 \ 040 \ 000u \ 000s \ 000e \ 000d \ 000 \ 040 \ 000a \ 000u \ 000t \ 000o \ 000l \ 000o \ 000g \ 000i \ 000s \ 000t \ 000i \ 000c \ 000 \ 040 \ 000p \ 000a \ 000r \ 000a \ 000m \ 000e \ 000t \ 000e \ 000r \ 000i \ 000z \ 000a \ 000t \ 000i \ 000o \ 000n \ 000s) эндобдж 57 0 объект > эндобдж 60 0 объект (\ 376 \ 377 \ 000C \ 000o \ 000m \ 000p \ 000a \ 000r \ 000i \ 000s \ 000o \ 000n) эндобдж 61 0 объект > эндобдж 64 0 объект > ручей x ڭ ZKWHU`In *; ĕ = 9p (ZTHjF | GD ~ | 7 Zi6OLsmyo ~ KJ \ 쟧 sU; ej + v’qyǷ? HH $ jfr ى_ {w9H | -yYnUXlh «ya7» -`qnV | # 6`V | а gp: 8FCuOGoTTu4TUSLQq + ܳ s4n ~ ǥ (2K (Oe3Z’R} UKu6 ‘; 5 \ feX, mN;% K {ס 7 (#

2] uNE; rjU ף 4 $ iG ‘এ:}.1L k} {x

Как факторы виньетирования влияют на мою трассировку лучей?

Мы можем думать о факторах виньетирования как о перемещении или сжатии входного зрачка при сохранении неподвижности STOP. Я привел рисунок ниже, чтобы показать, что я имею в виду. На графике вы увидите, что на каждом изображении лучи запускаются из той же точки поля . Красные лучи представляют крайние лучи, а черные лучи — Главный Луч. Лучи направляются в сторону зрачка (золотой), который расположен относительно СТОП (черный).

Выше мы видим, что, когда коэффициенты виньетирования не применяются, входной зрачок представляет собой просто центрированное изображение поверхности STOP. поверхность. Когда мы применяем децентрированное виньетирование, зрачок перемещается в направлении X или Y, но сохраняет свой размер. Когда мы применяем компрессионное виньетирование (VCX или VCY), зрачок остается на своем исходном месте, но его размер уменьшается.Во всех случаях лучи запускаются так, что они заполняют зрачок.

Мы можем использовать виньетирование для обновления размера или направления пучка лучей, которые поле посылает в систему. Это повлияет на расположение лучей, что может повлиять на вывод некоторых операндов оптимизации трассировки лучей. Например, предположим, что нас интересует координата приземления в направлении Y краевого луча + Y. Мы можем получить эту координату, используя операнд REAY следующим образом:

Этот операнд даст нам разные значения. три сценария выше.Во всех случаях мы отслеживаем луч на краю + Y пучка, но он приземляется в другом месте в зависимости от того, как применяется виньетирование.

Чтобы получить представление о том, когда следует применять факторы виньетирования, см. Статью базы знаний «Как использовать факторы виньетирования».

Allie | Инженер-оптик | Земакс

Коэффициенты виньетирования могут использоваться для создания 2D-графиков данных о лучах.Например, используя тот факт, что главный луч меняет местоположение при применении децентрализованного виньетирования, мы можем извлечь данные об угле падения для всех лучей на поверхности изображения. Прилагается пример файла.

В этом файле я использую децентрализованное виньетирование для перемещения зрачка, таким образом перемещая координату приземления Chief Ray на поверхности STOP. На изображении выше мы можем видеть, что если я установлю VDY = 1, зрачок будет перемещен таким образом, что главный луч будет следовать исходной траектории краевого луча + Y.Другими словами, главный луч теперь будет иметь те же координаты посадки и угол падения, что и маргинальный луч в исходной невиньетированной установке. Таким образом, мы можем установить переменную децентрацию зрачка и отследить только Главный Луч, чтобы получить график углов падающих лучей на Изображение для всех лучей через зрачок.

Чтобы отследить угол падения главного луча для графика, мы используем операнд RAID в качестве зависимой переменной. RAID принимает шесть входов:

Поверхность, на которой будет анализироваться угол

Длина волны, которую мы отслеживаем

Hx, Hy (координаты нормализации поля)

Px, Py (координаты нормализации зрачка)

У нас есть документация по координатам нормализации в файле справочной системы «Соглашения и определения> Нормализованные координаты поля » и «Соглашения и определения> Нормализованные координаты зрачка ».Если вы не знакомы с координатами нормализации, взгляните на эти файлы.

Чтобы проследить Главный Луч поля, мы выберем Px = Py = 0. Это луч, который проходит через центр зрачка. Как обсуждалось выше, это единственный луч, который нам нужно отследить, потому что факторы виньетирования будут перемещать его в правильные положения по зрачку. Координаты поля определяют начальную точку поля для луча. Для поля на оси Hx = Hy = 0. Для точки максимального поля Hy или Hx = 1.Поскольку в этом файле есть только одно поле, я использовал Hx = Hy = 0 для отслеживания координат поля на оси.

С этими входными данными я создал двухмерный график данных об угле падения на поверхность изображения:

Allie | Инженер-оптик | Земакс

Недавно мой коллега поделился со мной небольшой демонстрацией факторов виньетирования.Я отправляю его объяснение и прилагаю предоставленную им демонстрацию здесь:

Я собрал небольшую демонстрацию факторов виньетирования в OpticStudio. Это хороший способ визуализировать уравнения Px ‘и Py’ при изменении VDX, VDY, VCX, VDY и TAN:

В прикрепленном файле синяя поверхность представляет собой полный входной зрачок без любые факторы виньетирования, в то время как зеленая поверхность является виньетированным входным зрачком; Синие и зеленые лучи — это краевые лучи +/- X и Y.

Вы можете игнорировать редактор данных объектива и редактор нескольких конфигураций, поскольку они предназначены только для настройки фиктивных поверхностей с двумя конфигурациями (одна с факторами виньетирования, а другая без). Играя с факторами виньетирования в редакторе полевых данных, просто убедитесь, что вы всегда находитесь в конфигурации 2.

Allie | Инженер-оптик | Земакс

Уважаемая Алли,

Как определить угол виньетирования?

Ответ будет заметен.

С уважением,

Фахим Ахмад

Я использую ZPL, чтобы найти фактор виньетирования. Итак, как найти угол виньетирования с помощью ZPL для системы фиксированных линз?

Не могли бы вы помочь?

— Фахим Ахмад

Здравствуйте, Фахим,

Спасибо за ваш вопрос!

Для получения информации о полях и виньетировании можно использовать следующие числовые макрокоманды:

Дополнительную информацию можно найти в файле справки по адресу:

Вкладка «Программирование»> О ZPL> Числовые функции

Best,

Csilla

Спасибо, Сцилла, я понял.

Спасибо за любезный и содержательный ответ.

С уважением,

Фахим

виньеток, объяснено энциклопедией RP Photonics; диафрагмы, датчик изображения, фотография, телескопы

Энциклопедия> буква V> виньетирование

Определение: снижение яркости изображения в периферийных областях

Немецкий: Vignettierung

Категория: видение, дисплеи и изображения

Как цитировать статью; предложить дополнительную литературу

Автор: Dr.Rüdiger Paschotta

URL: https://www.rp-photonics.com/vignetting.html

Поле зрения объектива ограничено оптической апертурой, действующей как ограничитель поля. Часто поле зрения четко определяется — например, размерами датчика изображения фотоаппарата или диафрагмой, размещенной в плоскости изображения. Однако бывают также случаи, когда диафрагма, ограничивающая поле, находится по существу далеко от плоскости изображения, что приводит к постепенному снижению яркости изображения во внешних областях.С другой стороны, диафрагма не вызывает виньетирование, а снижает яркость изображения во всех областях, включая центр.

Рисунок 1: Кеплеровский телескоп с входными лучами от двух удаленных объектов: один расположен на оптической оси (синие линии), а другой — немного вне оси. В последнем случае часть лучей больше не может попадать в окуляр, так что возникает эффект виньетирования. Моделирование было выполнено с помощью программного обеспечения RP Resonator.

В качестве примера рассмотрим кеплеровский телескоп, состоящий из двух линз: объектива и окуляра (окуляра).Он обеспечивает некоторое угловое увеличение для просмотра удаленных объектов в соответствии с соотношением фокусных расстояний объектива и окуляра. Поле зрения ограничено размером линзы окуляра, и этот элемент оказывается не в плоскости изображения. Как показано на рисунке 1, для определенных направлений изображения часть световых лучей, исходящих от точки объекта, все еще может попадать в окуляр, в то время как другие лучи теряются. Следовательно, соответствующая точка изображения на сетчатке глаза будет иметь пониженную яркость.Эту проблему можно решить, установив дополнительную полевую линзу.

Виньетирование может иметь и другие причины, не связанные с диафрагмой. Например, если фотографический объектив спроектирован так, что периферийные области пленки или датчика изображения освещаются со значительным углом падения, они могут получить снижение яркости. Это особенно актуально для датчиков изображения с матрицей микролинз. В таких случаях объектив часто предназначен для работы с телецентрическим изображением, чтобы избежать виньетирования.

В фотографии небольшое виньетирование может даже приветствоваться как особый декоративный эффект в определенных ситуациях (например, для портретов). Однако обычно не хочется, чтобы фотоаппарат демонстрировал значительное виньетирование в качестве общей характеристики; при необходимости лучше применить виньетирование с помощью программного обеспечения для редактирования изображений. Точно так же хороший астрономический или наземный телескоп не должен показывать виньетирование.

В принципе, виньетирование в цифровой фотоаппарате можно компенсировать цифровым способом, т.е.е., операционным программным обеспечением. Однако при таком подходе можно потерять некоторую часть динамического диапазона для внешних областей изображений.

Вопросы и комментарии пользователей

Здесь вы можете оставлять вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они будут отображаться над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о приеме на основании определенных критериев. По сути, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы скоро удалили его.(См. Также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личный отзыв или консультацию от автора, пожалуйста, свяжитесь с ним, например по электронной почте.

Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже откажетесь от своего согласия, мы удалим эти данные.) Поскольку ваши материалы сначала проверяются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

См. Также: визуализация, объективы, поле зрения
и другие статьи в категории видение, дисплеи и визуализация

Если вам понравилась эта страница, поделитесь ссылкой со своими друзьями и коллегами, e.г. через соцсети:

Эти кнопки обмена реализованы с учетом конфиденциальности!

Код для ссылок на других сайтах

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например, на своем веб-сайте, в социальных сетях, дискуссионном форуме, Википедии), вы можете получить здесь требуемый код.

HTML-ссылка на эту статью:

   
 Статья о виньетировании  
 в  
 Энциклопедия фотоники RP

С изображением для предварительного просмотра (см. Рамку выше):

   
  alt = "article">

Для Википедии, например в разделе «== Внешние ссылки ==»:

  * [https://www.rp-photonics.com/vignetting.html 
 статья о виньетировании в энциклопедии RP Photonics]

Как использовать факторы виньетирования (фактор, виньетирование)

В этой статье описывается использование факторов виньетирования при моделировании системы с фиксированными апертурами.Коэффициенты виньетирования можно использовать для определения размера и формы луча, который проходит через систему без загораживания. Эти факторы также обеспечивают механизм эффективной оптимизации таких систем. Автор: Санджай Гангадхара

17 декабря 2009 г.

Введение Виньетирование описывает эффекты, благодаря которым яркость изображения уменьшается на его краю относительно его центра

Во многих оптических системах поверхностные апертуры могут вызывать виньетирование входного луча.Виньетирование может быть намеренно введено в систему для ограничения аберраций и, таким образом, повышения производительности. Для данного приложения разработчик оптики должен определить количество подходящего виньетирования, пытаясь найти баланс между качеством изображения (которое обычно улучшается с меньшим размером луча) и яркостью изображения (которая обычно уменьшается с меньшим размером луча). размер).

Виньетирование также может быть непреднамеренным следствием переполнения системы, состоящей из оптических компонентов фиксированных размеров.В этом случае разработчику может быть интересно узнать, как изменить входной луч, чтобы устранить виньетирование в системе.

Виньетирование можно смоделировать в Zemax, используя 5 масштабных коэффициентов: VCX, VCY, VDX, VDY и VAN. Эти факторы виньетирования позволяют пользователю изменять размер, форму и ориентацию входного зрачка, видимого любой полевой точкой в системе (уравнения, связывающие размер зрачка с факторами виньетирования, приведены в главе руководства Zemax, озаглавленной «Соглашения». и определения »).Затем из каждой точки поля будут выпущены лучи для равномерного освещения измененного зрачка (при использовании аподизации обеспечивается неоднородное освещение; более подробную информацию см. В статье «Что означает термин« аподизация »»).

В следующих двух разделах приведены примеры того, как определять факторы виньетирования как «вручную», так и «автоматически», последнее основано на наличии фиксированных апертур в системе. Затем будет приведен пример, показывающий одно из основных преимуществ факторов виньетирования, т. Е.е. во время оптимизации.

Установка значений для коэффициентов виньетирования: вручную
В принципе, пользователь может указать любой набор значений для коэффициентов виньетирования. Одно из применений этой возможности — формирование входного луча, видимого оптической системой.

Рассмотрим систему синглетных линз, представленную в файле Vignetting example.ZMX (архивный файл .ZAR для этой системы доступен для загрузки с последней страницы этой статьи). В этой системе линза освещается осевым круговым лучом диаметром 10 мм.Диаметр луча определяется апертурой системы:

Представьте теперь, что мы хотели, чтобы система освещалась эллиптическим лучом размером 8 x 6 мм. Это можно сделать, изменив размер зрачка, видимого нашей точкой поля на оси. Соответствующие коэффициенты виньетирования определяются по следующим формулам:

Эти значения можно указать в диалоговом окне «Данные поля»:

Результирующую форму луча можно увидеть на точечной диаграмме:

Установка значений для коэффициентов виньетирования: автоматически

Что, если бы мы не хотели указывать коэффициенты виньетирования сами? Мы можем позволить Zemax рассчитать для нас желаемые коэффициенты.

Пример повторного открытия виньетирования.ZMX. В этом файле мы теперь разместим эллиптическую апертуру на поверхности остановки с желаемым размером.

Краевые лучи теперь виньетируются апертурой, так как наш входной луч (круглый, диаметром 10 мм) перекрывает апертуру. Zemax может определить, как изменить размер зрачка, в который запускаются лучи, чтобы гарантировать отсутствие виньетирования входного луча, используя функцию ‘Set Vig’ в диалоговом окне Field Data:

Эта функция вычисляет соответствующие коэффициенты виньетирования для каждого определенная точка поля, чтобы гарантировать, что верхнее (P _x = 0, P _y = 1), нижнее (P _x = 0, P _y = -1), левое (P _x = -1, P _y = 0) и правые (P _x = 1, P _y = 0) краевые лучи из каждой точки поля проходят через все отверстия в системе.В этом случае Zemax находит те же значения для факторов виньетирования, которые мы рассчитали вручную:

Однако не стоит недооценивать возможности инструмента «Set Vig»! В более сложных системах, которые могут быть наклонными и / или децентрированными и / или содержать асимметричные отверстия, этот инструмент может быть очень полезен, помогая пользователю определить максимальный размер луча, который может быть пропущен через систему из каждой точки поля.

Например, откройте файл Cooke 40 градусов field.zmx, расположенный в каталоге {data} \ Zemax \ Samples \ Sequential \ Objectives \.В этом файле мы будем наклонять и децентрировать второй элемент триплета с помощью инструмента Tilt / Decenter Elements:

Этот инструмент находится в меню Tools… Coordinates; Дополнительные сведения о наклоне и децентрализации элементов с помощью этого инструмента см. в статье «Как наклонить и децентрировать последовательный оптический компонент». В результате наклона и децентрализации части входного луча из каждой точки поля виньетируются:

Затем можно использовать инструмент Set Vig для определения соответствующих коэффициентов виньетирования:

, которые гарантируют отсутствие виньетирования. луча:

Использование факторов виньетирования для эффективной оптимизации

Одним из основных преимуществ использования факторов виньетирования в Zemax является их помощь в эффективной оптимизации виньетированных систем.

Zemax использует два разных алгоритма выборки зрачков для оптимизации: квадратурная гауссова (GQ) и прямоугольная матрица (RA). Алгоритм GQ намного эффективнее, но этот алгоритм не учитывает виньетирование; алгоритм предполагает, что все запущенные лучи попадают в плоскость изображения. Таким образом, если лучи виньетируются в системе (например, из-за поверхностных апертур), алгоритм GQ не может использоваться, и вместо него должен быть выбран алгоритм RA.

Однако, если факторы виньетирования используются для изменения зрачка, видимого каждой точкой поля в системе, то (в принципе) все лучи, которые Zemax запускает из каждой точки поля, пройдут через систему — виньетирования не будет. .В этом случае можно использовать алгоритм GQ.

Рассмотрим пример. Снова откройте файл Cooke 40 градусов field.zmx. Затем измените полудиаметр поверхностей 5 и 6 на «5»:

Нажмите «Set Vig» в диалоговом окне Field Data, чтобы определить соответствующие коэффициенты виньетирования:

Теперь мы оценим Среднеквадратичный радиус пятна в этой системе с использованием функции качества. Для этого создайте функцию оценки по умолчанию со следующими входными данными:

Значение функции оценки равно 9.93E-3, что соответствует среднеквадратичному радиусу пятна 9,93 мкм:

Если мы увеличим выборку (то есть количество колец и плеч, используемых в алгоритме GQ), значение функции оценки существенно не изменится, что указывает на то, что наш исходный результат хорошо отобран. Количество лучей, необходимое для генерации этого результата, соответствует количеству операндов TRAC в оценочной функции; имеется 132 операнда TRAC, т.е. необходимо 132 луча.

Давайте теперь воспользуемся алгоритмом RA для выборки зрачка.Мы систематически увеличиваем количество лучей в сетке выборки до тех пор, пока не будет найден результат, аналогичный алгоритму GQ. Мы находим, что необходима сетка 10×10:

, что соответствует наличию 298 операндов TRAC. Таким образом, с алгоритмом RA нам требуется 298 лучей, или более чем в два раза больше, чем требуется алгоритму GQ для получения того же результата. Это демонстрирует мощь алгоритма GQ. Однако, если бы мы не использовали факторы виньетирования для устранения виньетирования в этой системе, мы были бы ограничены использованием алгоритма RA.

Есть некоторые ситуации, в которых алгоритм GQ не может быть использован, потому что факторы виньетирования не описывают должным образом виньетированный зрачок. К ним относятся системы с чрезвычайно асимметричными или необычными апертурами, или когда виньетирование присутствует в системах, где в аберрациях преобладают члены более высокого порядка. В таких случаях алгоритм RA должен использоваться во время оптимизации с выбранной опцией «Удалить виньетирование». Однако для оптических систем с круглой, эллиптической или прямоугольной апертурой можно безопасно использовать факторы виньетирования для описания зрачка, и можно выбрать алгоритм GQ.

Сводка
Коэффициенты виньетирования используются для описания входного зрачка, видимого полевой точкой при наличии виньетирования. Эти факторы позволяют изменять форму входного луча, запускаемого в Zemax, чтобы исключить виньетирование в системе. Это может быть очень полезным, особенно во время оптимизации, когда использование факторов виньетирования может позволить выбрать эффективный алгоритм квадратурной выборки Гаусса. Однако имейте в виду, что производительность, прогнозируемая в Zemax при использовании факторов виньетирования, может быть чрезмерно оптимистичной, если лучи, которые виньетируются в модели, действительно достигают плоскости изображения в реальном дизайне.

Коэффициент виньетирования: Коэффициент виньетирования — это… Что такое Коэффициент виньетирования?

Коэффициент виньетирования — это… Что такое Коэффициент виньетирования?

Художественный приём

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Коэффициент виньетирования» в других словарях:

Коэффициент виньетирования — Энциклопедия по машиностроению XXL

Особенности габаритного расчета эндоскопов с линзовой оптикой

Ответы на вопрос «18. Снижение экспозиции от центра кадра к …»

026.Угол наклона

026.Угол наклона

Виньетирование

Виньетирование в фотографии

Виньетирование как художественный приём

Происхождение приёма

Л.Г. Бебчук , Ю.В. Богачев, С.В. Бодров, В.И.Кузичев, Л.И. Михайловская — Сборник задач по курсу «Прикладная оптика» — PDF, страница 4

Виньетирование — обзор | Темы ScienceDirect

Восстановление VI

VI.A Фотометрическая коррекция

VI.B Геометрическая коррекция

VI.C Deconvolution

VI.D Оценка

Практический метод коррекции виньетирования для цифровой камеры с измерением поверхностной яркости

Ubuntu Manpage: fulla — Корректировка искажения объектива, виньетирования и хроматической аберрации

Как факторы виньетирования влияют на мою трассировку лучей?

виньеток, объяснено энциклопедией RP Photonics; диафрагмы, датчик изображения, фотография, телескопы

Вопросы и комментарии пользователей

Код для ссылок на других сайтах

Как использовать факторы виньетирования (фактор, виньетирование)

Добавить комментарий Отменить ответ