Моделирование и оптимизация оптико-электронных приборов с фотоприемными матрицами (1095912), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Это делается путем добавления новых пикселов визображение с помощью интерполяции. Интерполированное изображение неимеет так много уникальных пикселов, как изображение, полученное спомощью оптического трансфокатора. У интерполированного изображениякачество хуже. Фактически нет нужды в том трансфокаторе, посколькуможно получить тот же самый эффект, используя графический редактор.Объективы многих цифровых камер имеют макрорежим. Обычно уэтих объективов типовые параметры.
При переключении в макрорежим резковозрастает коэффициент увеличения, а угол поля зрения и глубина резкостиуменьшаются.f-чиcло объектива - диафрагменное число. Очень важно сравнить fчисла при сравнении двух камер: чем больше f-число, тем меньше отверстиеи меньшее количество света проходит через объектив. Однако глубинарезкости становится больше.Частотно-контрастная характеристика(функцияпередачимодуляции)характеризуетзависимостькоэффициента модуляции выходного сигнала от пространственной частотывходного сигнала (рис. 2.2).Дисторсияхарактеризует искажение изображения объективом.
Если, например,снимается прямоугольная картина, то объектив может внести искажения двухвидов: изображение напоминает барабан или похоже на подушку.Различаются следующие градации дисторсии: < 2% - незаметно для глаза, <4% - заметно, но приемлемо для глаза, 6% - искажение существенно ипроявляется в виде искажения Барреля или искажения типа "подушка".Рис. 2.2.
Зависимость коэффициента модуляции от пространственнойчастоты1 - ЧКХ дешевой камеры; 2 - ЧКХ камеры среднего класса; ось у контраст, х - пространственная частотаУгол падения лучаважен потому, что он определяет, как близко можно приблизитьобъектив к датчику изображения. Если приблизить объектив ближе к датчикуизображения, то угол падения становится более крутым. Уровень сигналауменьшается по мере увеличения угла главного луча. На рис.
2.3 показан ходлучей в линзе при разных углах падения.Максимальная апертура.Длярегулированияфоточувствительнуюколичестваобласть,света,служитпоступающегоапертурнаянадиафрагма.Предусмотрены следующие значения апертурной диафрагмы от наибольшегодо наименьшего открытия: f /1, f /1.4, f /2, f /2.8, f /4, f/5.6, f /8, f /11, f /16, f/22, f /32, f /45. Типовой объектив имеет диапазон диафрагм от f /2 до f /16.Относительная освещенность - это отношение освещенности взаданной точке датчика к освещенности в оптическом центре.Стабилизация изображения.Прифотографированиив условияхслабой освещенностиилителеобъективом с рук возникает большая вероятность смаза изображения.Этого можно избежать, используя треногу. Но такой вариант не всегдаудобен.
В некоторые объективы встраивают средства стабилизацииизображения. Подобные объективы имеют гиродатчики, которые чувствуютдвижение объектива и управляют микродвигателями, которые, в своюочередь,управляютузломстабилизацииобъективатак,чтобыкомпенсировать подвижку объектива и сохранить устойчивость изображенияна ФПМ. Эти объективы нарушают старое правило: нельзя снимать c рук,если время выдержки превышает величину, обратно пропорциональнуюфокусномурасстояниюобъектива.Например,прииспользованиистандартного 125-мм объектива нельзя использовать выдержку более 1/125.А объективы co стабилизацией изображения позволяют снимать с рук 125-ммобъективомпривыдержке1/30.Прииспользованииобъективаcoстабилизацией изображения на треноге нужно выключать стабилизациюизображения. Иначе изображение может оказаться смазанным.Микролинзыфокусируютсветнасветочувствительнойобласти,улучшаякоэффициент заполнения.Рис. 2.3.
Угол главного луча.1- микролинза; 2 - верхний луч; 3 - главный луч; 4 - нижний луч; 5 цветной фильтр; 6 -фоточувствительная площадка.Показатель качества (ПК) определяет качество цифровых камер сразными значениями фокусных расстояний и количеством ячеек. ФормулаПК проста:ПК = P · f2 ,где P - количество пикселов; f - максимальное фокусное расстояние.35-мм эквивалент f используется чаще, чем истинное f цифровойкамеры по двум причинам:35-ммэквивалентчащецитируетсяизготовителями,чемфактическое f датчика;35-мм эквивалент f вносит коррективы в случае неквадратностифизических размеров фоточувствительных площадок, который можетприводить к неточным вычислениям ПК.Ниже приведена классификация качества камер:КласскачестваКоэффициентувеличенияА14хВ10хС8хD5хЕ3хКоличествопикселов6000078922338000000000000В табл.
2.2 приведены примеры значений показателей качества длятрех цифровых камер различных типов.Использование ПК строго ограничено сравнением способностейформировать изображения удаленных объектов различных цифровых камер,которые имеют разные значения f и числа пикселов. Такие параметры, каквлияние качества объектива, внутреннее программное обеспеченье камеры,использование или неиспользование треноги, опытность фотографа могуттакжевлиятьнаразрешающуюрассматриваются в ПК уравнении.способностьизображения,нонеТаблица 2.2.
Примеры показателей качества цифровых камерШирота f, fmax,мм, Число пикселов в ПоказательМасштабмм,эквивадатчикеизобра- качестваныйэквивалентное 35 женийкоэффилентная 35 ммциентмм8x352804 915 200385 351 600 0008x372961 228 800107 662 540 8003x391171 228 80016 821 043 200Автофокусировка.Вактивнойсистемеавтофокусировкиимеетсяинфракрасныйизлучатель и приемник. Система автофокусировки непрерывно излучаетинфракрасные импульсы в режиме фокусировки. Она хорошо работает, еслиобъекты расположены на расстоянии 6 м и более от камеры. Чтобыопределить расстояние, можно использовать: триангуляцию; количествоинфракрасного света, отраженного от объекта; время прохождения импульса.Объект отражает инфракрасный свет, а микропроцессор камерывычисляет разницу между моментом генерирования и моментом приемаотраженного инфракрасного импульса.
Используя эту разницу, схемамикропроцессора сообщает двигателю фокусировки, куда и насколькопереместить объектив. Этот процесс фокусировки повторяется много раз,пока пользователь камеры придавливает кнопку управления затворомнаполовину.У инфракрасного считывания есть недостатки. Например:инфракрасная составляющая открытого пламени может внестиошибку в работу инфракрасного датчика;черная поверхность объекта может поглотить инфракрасный луч;инфракрасный луч может отразиться от чего-либо, находящегосяперед объектом, раньше, чем от объекта.Одно из преимуществ активной системы автофокусировки состоит втом, что она работает в темноте.Если объект наблюдения находится не в центре поля зрения, тоимпульсы могут пройти мимо объекта наблюдения и отразиться от другогообъекта.
Очень яркие объекты или яркие огни могут затруднить приемкамерой отраженного инфракрасного луча.В пассивной системе автофокусировки расстояние до объектаизмеряетсянепосредственноизображения.Приэтомcпомощьювычисляетсякомпьютерногоконтрастреальныханализаэлементовизображения с помощью одной строки из 100 или 200 пикселов. Свет отсцены падает на эту строку, а микропроцессор оценивает значение каждогопиксела. На рис. 2.4 показан несфокусированный объект и соответствующаястрока фокусировки, а на рис.
2.5 - сфокусированный объект исоответствующая строка фокусировки.Микропроцессор в камере анализирует полосу пикселов и оцениваетразность интенсивности смежных. Если сцена не сфокусирована, то yсмежных пикселов интенсивность различается незначительно. Этот процессповторяется до тех пор, пока микропроцессор не найдет положениеобъектива, в котором наблюдается максимальное различие интенсивностисмежных пикселов, что соответствует лучшей фокусировке.
Пассивнаяавтофокусировка требует наличия контрастного изображения для своейработы. Изображение должно содержать контрастные детали. Если жеснимать изображение пустой стены или большого объекта однородногоцвета, то камера не может найти контраст смежных пикселов и не можетсфокусировать.Рис.2.4.Изображениеприотсутствиифокуса.а - несфокусированная сцена; б - несфокусированная строка пикселов.Рис.2.5.Изображениеприналичиифокуса.а - сфокусированная сцена; б - сфокусированная строка пикселовПассивная автофокусировка не имеет ограничений на расстояние дообъекта по сравнению с активной системой автофокусировки.
Пассивнаяавтофокусировка также хорошо работает при съемке через стеклянное окно,поскольку система "видит" объект так же, как и фотограф.Пассивныевертикальнуюсистемыдетальавтофокусировкиизображения.Когдаобычнокамерареагируютнаходитсянавгоризонтальном положении, то пассивной системе автофокусировки трудносфокусировать корабль на горизонте, но легко сфокусировать флагшток илилюбую другую вертикальную деталь. В горизонтальном положениифокусировкапроизводитсявертикальномположенииповертикальнымкамерыдеталямфокусировкасцены.осуществляетсяПрипогоризонтальным деталям сцены.
В более дорогих камерах комбинируютсявертикальные и горизонтальные датчики, чтобы решить эту проблему. Нопроблема фокусировки объектов однородного цвета остается. Ее можнорешить, если во время фокусировки повернуть камеру влево или вправо отпроблемной детали сцены, а во время съемки снова направить камеру наобъект наблюдения.Две главные причины нерезких изображений, снятых камерой савтофокусировкой: ошибочная фокусировка на фоне; перемещение камерыпри нажатии кнопки затвора.Блокировка автофокусировки.Приведем пример необходимости временной блокировки системыавтофокусировки.
Изображение двух человек в центре кадра может бытьнечетким, если область фокусировки (область между двумя квадратнымискобками) находится между ними, поскольку система автофокусировкифокусируется на пейзаже заднего плана. Для решения этой проблемыпредлагается следующая последовательность действий:1.Кадрировать изображение так, чтобы объект был в левой илиправой трети изображения (рис. 2.6).2.Переместить камеру вправо или влево так, чтобы квадратныескобки оказались в центре видоискателя поверх объекта наблюдения (рис.2.7).Рис. 2.6. Исходное кадрирование: объект вне центра.Рис.
2.7. Видоискатель наведен на объект.Рис. 2.8. Возврат к исходному кадрированию3. Нажать частично и удерживать кнопку затвора так, чтобы камерасфокусировалась на объекте. Держать палец на кнопке.4. Медленно вернуть камеру в положение, соответствующее шагу 1(рис. 2.8).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
