1.aberrazione cromatica
1.1 Cos'è l'aberrazione cromatica
L'aberrazione cromatica è causata dalla differenza nella trasmissività del materiale. La luce naturale è composta dalla regione della luce visibile con una gamma di lunghezze d'onda da 390 a 770 nm, e il resto è lo spettro che l'occhio umano non può vedere. Poiché i materiali hanno indici di rifrazione diversi per diverse lunghezze d'onda della luce colorata, ogni luce colorata ha una posizione di imaging e un ingrandimento diversi, il che si traduce in cromatismo di posizione.
1.2 In che modo l'aberrazione cromatica influisce sulla qualità dell'immagine?
(1) A causa delle diverse lunghezze d'onda e dell'indice di rifrazione dei diversi colori della luce, il punto oggetto non può essere ben focalizzato in UN punto immagine perfetto, quindi la foto sarà sfocata.
(2) Inoltre, a causa del diverso ingrandimento dei diversi colori, ci saranno "linee arcobaleno" sul bordo dei punti immagine.
1.3 In che modo l'aberrazione cromatica influisce sul modello 3D?
Quando i punti dell'immagine hanno "linee arcobaleno", influenzerà il software di modellazione 3D in modo che corrisponda allo stesso punto. Per lo stesso oggetto, l'accostamento di tre colori può causare un errore dovuto alle “linee arcobaleno”. Quando questo errore si accumula abbastanza grande, causerà "stratificazione".
1.4 Come eliminare l'aberrazione cromatica
L'uso di un indice di rifrazione diverso e di una diversa dispersione della combinazione di vetro può eliminare l'aberrazione cromatica. Ad esempio, utilizzare vetro a basso indice di rifrazione e bassa dispersione come lenti convesse e vetro ad alto indice di rifrazione e alta dispersione come lenti concave.
Una tale lente combinata ha una lunghezza focale più corta alla lunghezza d'onda media e una lunghezza focale più lunga ai raggi delle onde lunghe e corte. Regolando la curvatura sferica dell'obiettivo, le lunghezze focali della luce blu e rossa possono essere esattamente uguali, eliminando sostanzialmente l'aberrazione cromatica.
Spettro secondario
Ma l'aberrazione cromatica non può essere completamente eliminata. Dopo aver utilizzato l'obiettivo combinato, l'aberrazione cromatica rimanente è chiamata "spettro secondario". Maggiore è la lunghezza focale dell'obiettivo, maggiore è l'aberrazione cromatica residua. Pertanto, per rilievi aerei che richiedono misure di alta precisione, lo spettro secondario non può essere ignorato.
In teoria, se la banda luminosa può essere suddivisa in intervalli blu-verde e verde-rosso, e si applicano tecniche acromatiche a questi due intervalli, lo spettro secondario può essere sostanzialmente eliminato. Tuttavia, è stato dimostrato mediante calcoli che se acromatica per luce verde e luce rossa, l'aberrazione cromatica della luce blu diventa grande; se acromatico per luce blu e luce verde, l'aberrazione cromatica della luce rossa diventa grande. Sembra che questo sia un problema difficile e non abbia una risposta, lo spettro secondario ostinato non può essere completamente eliminato.
Apocromatico（APO）tecnico
Fortunatamente, i calcoli teorici hanno trovato un modo per l'APO, ovvero trovare uno speciale materiale per lenti ottiche la cui dispersione relativa dalla luce blu alla luce rossa è molto bassa e quella dalla luce blu alla luce verde è molto alta.
La fluorite è un materiale così speciale, la sua dispersione è molto bassa e parte della dispersione relativa è vicina a molti vetri ottici. La fluorite ha un indice di rifrazione relativamente basso, è leggermente solubile in acqua e ha scarsa lavorabilità e stabilità chimica, ma grazie alle sue eccellenti proprietà acromatiche, diventa un prezioso materiale ottico.
Ci sono pochissime fluorite sfusa pura che possono essere utilizzate per i materiali ottici in natura, insieme al loro prezzo elevato e alla difficoltà di lavorazione, le lenti alla fluorite sono diventate sinonimo di lenti di fascia alta. Vari produttori di lenti non hanno risparmiato sforzi per trovare sostituti della fluorite. Il vetro con corona di fluoro è uno di questi e il vetro AD, il vetro ED e il vetro UD sono tali sostituti.
Le fotocamere oblique Rainpoo utilizzano un vetro ED a dispersione estremamente bassa come obiettivo della fotocamera per ridurre l'aberrazione e la distorsione. Non solo riduce la probabilità di stratificazione, ma anche l'effetto del modello 3D è stato notevolmente migliorato, il che migliora significativamente l'effetto degli angoli e della facciata dell'edificio.
2、Distorsione
2.1 Cos'è la distorsione?
La distorsione dell'obiettivo è in realtà un termine generale per la distorsione prospettica, ovvero la distorsione causata dalla prospettiva. Questo tipo di distorsione avrà una pessima influenza sull'accuratezza della fotogrammetria. Dopotutto, lo scopo della fotogrammetria è riprodurre, non esagerare, quindi è necessario che le foto riflettano il più possibile le reali informazioni di scala delle caratteristiche del terreno.
Ma poiché questa è la caratteristica intrinseca dell'obiettivo (la lente convessa converge la luce e la lente concava diverge la luce), la relazione espressa nella progettazione ottica è: la condizione tangente per eliminare la distorsione e la condizione seno per eliminare il coma del diaframma non possono essere soddisfatte a allo stesso tempo, quindi distorsione e aberrazione cromatica ottica Lo stesso non può essere eliminato completamente, solo migliorato.
Nella figura sopra, c'è una relazione proporzionale tra l'altezza dell'immagine e l'altezza dell'oggetto, e il rapporto tra i due è l'ingrandimento.
In un sistema di imaging ideale, la distanza tra il piano dell'oggetto e l'obiettivo è mantenuta fissa e l'ingrandimento è di un certo valore, quindi esiste solo una relazione proporzionale tra l'immagine e l'oggetto, nessuna distorsione.
Tuttavia, nell'attuale sistema di imaging, poiché l'aberrazione sferica del raggio principale varia con l'aumento dell'angolo di campo, l'ingrandimento non è più una costante sul piano dell'immagine di una coppia di oggetti coniugati, cioè l'ingrandimento nel centro dell'immagine e l'ingrandimento del bordo sono incoerenti, l'immagine perde la sua somiglianza con l'oggetto. Questo difetto che deforma l'immagine è chiamato distorsione.
2.2 In che modo la distorsione influisce sulla precisione?
Innanzitutto, l'errore di AT (Triangolazione aerea) influenzerà l'errore della nuvola di punti densa e quindi l'errore relativo del modello 3D. Pertanto, la radice quadrata media (RMS of Reprojection Error) è uno degli indicatori importanti che riflettono oggettivamente l'accuratezza della modellazione finale. Controllando il valore RMS, l'accuratezza del modello 3D può essere semplicemente giudicata. Più piccolo è il valore RMS, maggiore è l'accuratezza del modello.
2.3 Quali sono i fattori che influenzano la distorsione dell'obiettivo
lunghezza focale
In generale, maggiore è la lunghezza focale di un obiettivo a fuoco fisso, minore è la distorsione; minore è la lunghezza focale, maggiore è la distorsione. Sebbene la distorsione dell'obiettivo a focale ultra lunga (teleobiettivo) sia già molto piccola, infatti, per tenere conto dell'altezza di volo e di altri parametri, la lunghezza focale dell'obiettivo della telecamera aerea non può essere così lungo.Ad esempio, l'immagine seguente è un teleobiettivo Sony da 400 mm. Puoi vedere che la distorsione dell'obiettivo è molto piccola, quasi controllata entro lo 0,5%. Ma il problema è che se usi questo obiettivo per raccogliere foto a una risoluzione di 1 cm e l'altitudine di volo è già di 820 m. lasciare che il drone voli a questa altitudine è completamente irrealistico.
Elaborazione delle lenti
La lavorazione delle lenti è la fase più complessa e di massima precisione nel processo di produzione delle lenti, coinvolgendo almeno 8 processi. Il pre-processo include materiale in nitrato: piegatura a barile, sabbia appesa e molatura, e il post-processo richiede rivestimento del nucleo, adesione e rivestimento dell'inchiostro. L'accuratezza dell'elaborazione e l'ambiente di elaborazione determinano direttamente l'accuratezza finale delle lenti ottiche.
La bassa precisione di elaborazione ha un effetto fatale sulla distorsione dell'immagine, che porta direttamente a una distorsione dell'obiettivo non uniforme, che non può essere parametrizzata o corretta, il che influenzerà seriamente l'accuratezza del modello 3D.
Installazione dell'obiettivo
La Figura 1 mostra l'inclinazione dell'obiettivo durante il processo di installazione dell'obiettivo;
La Figura 2 mostra che l'obiettivo non è concentrico durante il processo di installazione dell'obiettivo;
La Figura 3 mostra l'installazione corretta.
Nei tre casi precedenti, i metodi di installazione nei primi due casi sono tutti assemblaggi "sbagliati", che distruggeranno la struttura corretta, causando vari problemi come schermo sfocato, irregolare e dispersione. Pertanto, è ancora necessario un rigoroso controllo di precisione durante la lavorazione e l'assemblaggio.
Processo di assemblaggio dell'obiettivo
Il processo di assemblaggio dell'obiettivo si riferisce al processo del modulo obiettivo complessivo e del sensore di immagine. I parametri come la posizione del punto principale dell'elemento di orientamento e la distorsione tangenziale nei parametri di calibrazione della fotocamera descrivono i problemi causati dall'errore di assemblaggio.
In generale, può essere tollerata una piccola gamma di errori di assemblaggio (ovviamente, maggiore è la precisione di assemblaggio, meglio è). Finché i parametri di calibrazione sono accurati, la distorsione dell'immagine può essere calcolata in modo più accurato e quindi la distorsione dell'immagine può essere rimossa. Le vibrazioni possono anche far muovere leggermente l'obiettivo e modificare i parametri di distorsione dell'obiettivo. Questo è il motivo per cui la tradizionale telecamera di rilevamento aereo deve essere riparata e ricalibrata dopo un periodo di tempo.
2.3 Obiettivo della fotocamera obliqua di Rainpoo
Doppio Gauβ struttura
La fotografia obliqua ha molti requisiti per l'obiettivo: dimensioni ridotte, peso leggero, bassa distorsione dell'immagine e aberrazione cromatica, alta riproduzione dei colori e alta risoluzione. Quando si progetta la struttura dell'obiettivo, l'obiettivo di Rainpoo utilizza una struttura a doppio Gauβ, come mostrato nella figura:
La struttura è divisa nella parte anteriore dell'obiettivo, nel diaframma e nella parte posteriore dell'obiettivo. La parte anteriore e quella posteriore possono sembrare "simmetriche" rispetto al diaframma. Tale struttura consente ad alcune delle aberrazioni cromatiche generate nella parte anteriore e posteriore di annullarsi a vicenda, quindi presenta grandi vantaggi nella calibrazione e nel controllo delle dimensioni dell'obiettivo nella fase avanzata.
Specchio asferico
Per una fotocamera obliqua integrata con cinque obiettivi, se ogni obiettivo raddoppia di peso, la fotocamera peserà cinque volte; se ogni obiettivo raddoppia in lunghezza, la fotocamera obliqua raddoppierà almeno di dimensioni. Pertanto, durante la progettazione, per ottenere un alto livello di qualità dell'immagine, garantendo al contempo che l'aberrazione e il volume siano il più piccoli possibile, è necessario utilizzare lenti asferiche.
Le lenti asferiche possono rimettere a fuoco la luce diffusa attraverso la superficie sferica, non solo ottenere una risoluzione più elevata, aumentare il grado di riproduzione del colore, ma anche completare la correzione dell'aberrazione con un numero ridotto di obiettivi, ridurre il numero di obiettivi da realizzare la fotocamera più leggera e più piccola.
Correzione della distorsione tecnico
L'errore nel processo di assemblaggio farà aumentare la distorsione tangenziale dell'obiettivo. La riduzione di questo errore di assemblaggio è il processo di correzione della distorsione. La figura seguente mostra il diagramma schematico della distorsione tangenziale di una lente. In generale, lo spostamento della distorsione è simmetrico rispetto all'angolo inferiore sinistro——l'angolo superiore destro, indicando che l'obiettivo ha un angolo di rotazione perpendicolare alla direzione, causato da errori di assemblaggio.
Pertanto, al fine di garantire l'elevata precisione e qualità dell'immagine, Rainpoo ha effettuato una serie di severi controlli su progettazione, lavorazione e assemblaggio:
Nella fase iniziale della progettazione, al fine di garantire la coassialità dell'assemblaggio dell'obiettivo, per quanto possibile garantire che tutti i piani di installazione dell'obiettivo siano elaborati da un unico serraggio;
Utilizzo di utensili per tornitura in lega importati su torni ad alta precisione per garantire che la precisione di lavorazione raggiunga il livello IT6, in particolare per garantire che la tolleranza di coassialità sia di 0,01 mm;
③Ogni obiettivo è dotato di una serie di calibri ad alta precisione in acciaio al tungsteno sulla superficie circolare interna (ogni dimensione contiene almeno 3 diversi standard di tolleranza), ogni parte è rigorosamente ispezionata e le tolleranze di posizione come il parallelismo e la perpendicolarità sono rilevate da un strumento di misura a tre coordinate;
④Dopo che ogni obiettivo è stato prodotto, deve essere ispezionato, inclusa la risoluzione di proiezione e i test grafici e vari indicatori come la risoluzione e la riproduzione del colore dell'obiettivo.
RMS delle lenti di Rainpoo tecnica
+8619808149372