www.wikidata.uk-ua.nina.az

Дисторсія від лат distorsio distortio викривлення аберація оптичних систем при якій лінійне збільшення змінюється по пол

Дисторсія

Дисторсія (від лат. distorsio, distortio — викривлення) — аберація оптичних систем, при якій лінійне збільшення змінюється по полю зору, порушуючи подібність між об'єктом та його зображенням.

Зображення без дисторсії, з «подушкою» і «бочкою»

«Подушкоподібна» дисторсія виникає у випадку, коли лінійне збільшення зростає з віддаленням елементів зображення від оптичної осі. Коли лінійне збільшення зменшується з віддаленням елементів зображення від оптичної осі — виникає «бочкоподібна» дисторсія.

Дисторсія виправляється підбором лінз і інших елементів оптичної системи при її розробці. Дисторсія в цифровому зображенні може бути виправлена ​​програмно.

Радіальна дисторсія Редагувати

Хоча дисторсія може бути нерегулярною або мати багато закономірностей, найбільш часто зустрічаються радіально симетричні дисторсії, або приблизно такі, що є наслідком симетрії фотоапаратних лінз. Такі основні типи радіальної дисторсії можна зазвичай класифікувати або як бочкоподібна дисторсія або подушкоподібна дисторсія.

Бочкоподібна дисторсія

При бочкоподібній дисторсії, збільшення зображення зменшується із збільшенням відстані від оптичної осі. Візуальний ефект є таким ніби зображення нанесене довкола сфери (або бочки). Лінзи риб'яче око, які мають напівсферичне поле зору, використовують цей тип дисторсії як спосіб відображення нескінченно широкої площини об'єкта у скінченну площу зображення. В зум об'єктивах бочкоподібна дисторсія з’являється в центрі діапазону фокусних відстаней об'єктиву і стає більшою в широкому куті діапазону.

Подушкоподібна дисторсія

При бочкоподібній дисторсії, збільшення зображення буде більшою із віддаленням від оптичної осі. Візуально виглядає так що лінії, які не йдуть через центр зображення вигинаються всередину, в напрямку до центру зображення, як подушка.

Складна дисторсія

Поєднанням обох типів, іноді називається вусоподібною дисторсією або складною дисторсією. Вона починається як бочкоподібна дисторсія ближче до центру зображення і плавно переходить у подушкоподібну дисторсію в напрямок до краю зображення, так що горизонтальні лінії у верхній половині кадру виглядають як вуса.

Математично, бочкова і подушкоподібна дисторсія квадратична, що означає вони збільшуються із квадратом відстані від центру. В вусоподібній дисторсії квадратичний (степінь 4) терм є значимим: в центрі, степінь 2 бочкової дисторсії буде переважати, в той час як на краях буде переважати степінь 4 подушкоподібної дисторсії. Інші дисторсії також можуть бути можливі в принципі – подушкоподібна в центрі і бочкоподібна на краях, або дисторсія більш високого порядку (ступеня 6, 8) – але зазвичай вони не трапляються на практиці в об'єктивах, і дисторсії вищого порядку зазвичай мають малий зв'язок саме з бочкоподібним або подушкоподібним ефектами.

Поширення Редагувати

Анімаційна ілюстрація ефекту опуклості (справа) в порівнянні з початковою сіткою (зліва)

В фотографії, дисторсія зазвичай асоціюється із зум об'єктивами, особливо при збільшенні в широкому діапазоні, але також зустрічається і в об'єктивах з фіксованим фокусом, і залежить від фокусної відстані – наприклад, об'єктив Canon EF 50mm f/1.4 породжує бочкоподібну дисторсію на дуже малих фокальних відстанях. Бочкоподібна дисторсія зустрічається в ширококутних об'єктивах, і зазвичай спостерігається на широких кутах огляду в зум об'єктивах, в той час як подушкоподібна дисторсія зазвичай спостерігається в більш старих або в телеоб’єктивах низької якості. Складна дисторсія зустрічається зокрема на широких кутах деяких зум об'єктивів, в конкретних ретрофокусних об'єктивах, і в більш недавніх зумах з широким діапазоном таких як Nikon 18–200 mm.

Невеликий прояв подушкоподібної дисторсії часто зустрічається в візуальних оптичних інструментах, таких як бінокль, в якому він потрібен для зменшення ефекту опуклості[en].

Радіальна дисторсія може бути зрозуміла при демонстрації її ефекту на концентричні кола, як на мішені для стрільби.

Для того щоб зрозуміти ці дисторсії, слід пам'ятати що це радіальніl викривлення; оптичні системи в більшості мають обертальну симетрію (якщо не брати до уваги не радіальні дефекти), таким чином дидактично правильне тестове зображення має мати концентричні круги, що мають однакові поділки—як ціль для стрільби. На ньому можна буде спостерігати, що ці загальні дисторсії мають нелінійне відображення радіусів на зображення, що здавалося є подушкоподібним спотворенням, насправді лише збільшує радіуси кіл при відображенні для більших радіусів в порівнянні з малими радіусами. Графік, які показує перетворення радіусів (від реального об'єкта на отриманому зображенні) буде крутішим у верхньому (правому) кінці. І навпаки, бочкоподібна дисторсія насправді зменшує радіуси великих кіл в порівнянні з колами малого радіусу. Графік, який показує перетворення радіусів буде менш крутим в верхній (правій) частині.

Хроматична аберація Редагувати

Радіальна дисторсія, яка залежить від довжини світлової хвилі називається «бічною хроматичною аберацією» — «бічна» тому що радіальна, «хроматична» тому що залежить від кольору (довжини хвилі). Це може призвести до появи кольорових смуг в високо-контрастних ділянках на зовнішніх частинах зображення. Цей ефект не варто плутати з осьовою (поздовжньою) хроматичною аберацією, яка спричиняє аберацію по всьому полю зору, зокрема фіолетовий ореол[en].

Програмна корекція Редагувати

Радіальна дисторсія, в якій переважають радіальні компоненти низького порядку, може бути вирівняна за допомогою моделі дисторсії Брауна,, яка також відома як модель Брауна–Конраді, що основана на ранніх роботах Конраді. Модель Брауна–Конраді виправляє обидві: радіальну і тангенціальну дисторсію, що причинена тим що фізичні елементи об'єктиву (лінзи) не ідеально вирівняні по осі. Остання також відома як децентрована дисторсія..

де:

Бочкоподібна дисторсія зазвичай матиме негативний коефіцієнт , в той час як подушкоподібна дисторсія матиме додатне значення. Складна дисторсія матиме не-монотонний радіальний геометричний ряд де для деяких послідовність змінить знак.

Програмно можна вирівняти ці дисторсії шляхом деформування зображення[en] із зворотньою дисторсією. Визначається як кожен спотворений дисторсією піксель перерахувати у неспотворений піксель, що є не тривіальною задачею через нелінійність рівняння дисторсії. Бічну хроматичну аберацію (фіолетовий/зеленуватий ореол) може значно зменшитись шляхом застосування такої деформації для червоного, зеленого і синього кольорів зображення окремо.

Посилання Редагувати

Примітки Редагувати

  1. . Архів оригіналу за 8 березня 2013. Процитовано 8 березня 2013. 
  2. Paul van Walree. . Photographic optics. Архів оригіналу за 29 січня 2009. Процитовано 2 лютого 2009. 
  3. . Архів оригіналу за 29 грудня 2012. Процитовано 20 березня 2013. 
  4. ↑ de Villiers, J. P.; Leuschner, F.W.; Geldenhuys, R. (17–19 November 2008). . 2008 International Symposium on Optomechatronic Technologies. SPIE. doi:10.1117/12.804771. Архів оригіналу за 1 травня 2015. Процитовано 30 листопада 2015. 
  5. Brown, Duane C. (May 1966). . Photogrammetric Engineering. 32 (3): 444–462. Архів оригіналу за 6 вересня 2015. Процитовано 30 листопада 2015. 
  6. Conrady, Alexander Eugen. "Decentred Lens-Systems." Monthly notices of the Royal Astronomical Society 79 (1919): 384–390.
  7. Zhang, Zhengyou (1998). (MSR-TR-98-71). Microsoft Research. Архів оригіналу за 3 грудня 2015. Процитовано 30 листопада 2015. 

Література Редагувати

  • Способи визначення елементів внутрішнього орієнтування та дисторсії об'єктивів цифрових неметричних знімальних камер : монографія / В. М. Глотов, О. Д. Пащетник ; М-во освіти і науки України, Нац. ун-т "Львів. політехніка". – Львів : Вид-во Львів. політехніки, 2014. – 104 с. : іл. – Режим доступу: . – Бібліогр.: с. 96-101 (48 назв). – ISBN 978-617-607-630-8
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Distorsiya vid lat distorsio distortio vikrivlennya aberaciya optichnih sistem pri yakij linijne zbilshennya zminyuyetsya po polyu zoru porushuyuchi podibnist mizh ob yektom ta jogo zobrazhennyam Zobrazhennya bez distorsiyi z podushkoyu i bochkoyu Podushkopodibna distorsiya vinikaye u vipadku koli linijne zbilshennya zrostaye z viddalennyam elementiv zobrazhennya vid optichnoyi osi Koli linijne zbilshennya zmenshuyetsya z viddalennyam elementiv zobrazhennya vid optichnoyi osi vinikaye bochkopodibna distorsiya Distorsiya vipravlyayetsya pidborom linz i inshih elementiv optichnoyi sistemi pri yiyi rozrobci Distorsiya v cifrovomu zobrazhenni mozhe buti vipravlena programno 1 Zmist 1 Radialna distorsiya 1 1 Poshirennya 1 2 Hromatichna aberaciya 2 Programna korekciya 3 Posilannya 4 Primitki 5 LiteraturaRadialna distorsiya RedaguvatiHocha distorsiya mozhe buti neregulyarnoyu abo mati bagato zakonomirnostej najbilsh chasto zustrichayutsya radialno simetrichni distorsiyi abo priblizno taki sho ye naslidkom simetriyi fotoaparatnih linz Taki osnovni tipi radialnoyi distorsiyimozhna zazvichaj klasifikuvati abo yakbochkopodibnadistorsiya abopodushkopodibnadistorsiya 2 nbsp Bochkopodibna distorsiyaPri bochkopodibnij distorsiyi zbilshennya zobrazhennya zmenshuyetsya iz zbilshennyam vidstani vid optichnoyi osi Vizualnij efekt ye takim nibi zobrazhennya nanesene dovkola sferi abo bochki Linzi rib yache oko yaki mayut napivsferichne pole zoru vikoristovuyut cej tip distorsiyi yak sposib vidobrazhennya neskinchenno shirokoyi ploshini ob yekta u skinchennu ploshu zobrazhennya V zum ob yektivah bochkopodibna distorsiya z yavlyayetsya v centri diapazonu fokusnih vidstanej ob yektivu i staye bilshoyu v shirokomu kuti diapazonu 3 nbsp Podushkopodibna distorsiyaPri bochkopodibnij distorsiyi zbilshennya zobrazhennya bude bilshoyu iz viddalennyam vid optichnoyi osi Vizualno viglyadaye tak sho liniyi yaki ne jdut cherez centr zobrazhennya viginayutsya vseredinu v napryamku do centru zobrazhennya yak podushka nbsp Skladna distorsiyaPoyednannyam oboh tipiv inodi nazivayetsya vusopodibnoyu distorsiyeyu abo skladnoyu distorsiyeyu Vona pochinayetsya yak bochkopodibna distorsiya blizhche do centru zobrazhennya i plavno perehodit u podushkopodibnu distorsiyu v napryamok do krayu zobrazhennya tak sho gorizontalni liniyi u verhnij polovini kadru viglyadayut yak vusa Matematichno bochkova i podushkopodibna distorsiya kvadratichna sho oznachaye voni zbilshuyutsya iz kvadratom vidstani vid centru V vusopodibnij distorsiyi kvadratichnij stepin 4 term ye znachimim v centri stepin 2 bochkovoyi distorsiyi bude perevazhati v toj chas yak na krayah bude perevazhati stepin 4 podushkopodibnoyi distorsiyi Inshi distorsiyi takozh mozhut buti mozhlivi v principi podushkopodibna v centri i bochkopodibna na krayah abo distorsiya bilsh visokogo poryadku stupenya 6 8 ale zazvichaj voni ne traplyayutsya na praktici v ob yektivah i distorsiyi vishogo poryadku zazvichaj mayut malij zv yazok same z bochkopodibnim abo podushkopodibnim efektami Poshirennya Redaguvati nbsp Animacijna ilyustraciya efektu opuklosti sprava v porivnyanni z pochatkovoyu sitkoyu zliva V fotografiyi distorsiya zazvichaj asociyuyetsya iz zum ob yektivami osoblivo pri zbilshenni v shirokomu diapazoni ale takozh zustrichayetsya i v ob yektivah z fiksovanim fokusom i zalezhit vid fokusnoyi vidstani napriklad ob yektiv Canon EF 50mm f 1 4 porodzhuye bochkopodibnu distorsiyu na duzhe malih fokalnih vidstanyah Bochkopodibna distorsiya zustrichayetsya v shirokokutnih ob yektivah i zazvichaj sposterigayetsya na shirokih kutah oglyadu v zum ob yektivah v toj chas yak podushkopodibna distorsiya zazvichaj sposterigayetsya v bilsh starih abo v teleob yektivah nizkoyi yakosti Skladna distorsiya zustrichayetsya zokrema na shirokih kutah deyakih zum ob yektiviv v konkretnih retrofokusnih ob yektivah i v bilsh nedavnih zumah z shirokim diapazonom takih yak Nikon 18 200 mm Nevelikij proyav podushkopodibnoyi distorsiyi chasto zustrichayetsya v vizualnih optichnih instrumentah takih yak binokl v yakomu vin potriben dlya zmenshennya efektu opuklosti en nbsp Radialna distorsiya mozhe buti zrozumila pri demonstraciyi yiyi efektu na koncentrichni kola yak na misheni dlya strilbi Dlya togo shob zrozumiti ci distorsiyi slid pam yatati sho ce radialnil vikrivlennya optichni sistemi v bilshosti mayut obertalnu simetriyu yaksho ne brati do uvagi ne radialni defekti takim chinom didaktichno pravilne testove zobrazhennya maye mati koncentrichni krugi sho mayut odnakovi podilki yak cil dlya strilbi Na nomu mozhna bude sposterigati sho ci zagalni distorsiyi mayut nelinijne vidobrazhennya radiusiv na zobrazhennya sho zdavalosya ye podushkopodibnim spotvorennyam naspravdi lishe zbilshuye radiusi kil pri vidobrazhenni dlya bilshih radiusiv v porivnyanni z malimi radiusami Grafik yaki pokazuye peretvorennya radiusiv vid realnogo ob yekta na otrimanomu zobrazhenni bude krutishim u verhnomu pravomu kinci I navpaki bochkopodibna distorsiya naspravdi zmenshuye radiusi velikih kil v porivnyanni z kolami malogo radiusu Grafik yakij pokazuye peretvorennya radiusiv bude mensh krutim v verhnij pravij chastini Hromatichna aberaciya Redaguvati Dokladnishe Hromatichna aberaciyaRadialna distorsiya yaka zalezhit vid dovzhini svitlovoyi hvili nazivayetsya bichnoyu hromatichnoyu aberaciyeyu bichna tomu sho radialna hromatichna tomu sho zalezhit vid koloru dovzhini hvili Ce mozhe prizvesti do poyavi kolorovih smug v visoko kontrastnih dilyankah na zovnishnih chastinah zobrazhennya Cej efekt ne varto plutati z osovoyu pozdovzhnoyu hromatichnoyu aberaciyeyu yaka sprichinyaye aberaciyu po vsomu polyu zoru zokrema fioletovij oreol en Programna korekciya RedaguvatiRadialna distorsiya v yakij perevazhayut radialni komponenti nizkogo poryadku 4 mozhe buti virivnyana za dopomogoyu modeli distorsiyi Brauna 5 yaka takozh vidoma yak model Brauna Konradi sho osnovana na rannih robotah Konradi 6 Model Brauna Konradi vipravlyaye obidvi radialnu i tangencialnu distorsiyu sho prichinena tim sho fizichni elementi ob yektivu linzi ne idealno virivnyani po osi Ostannya takozh vidoma yak decentrovana distorsiya 7 x d x u 1 K 1 r 2 K 2 r 4 P 2 r 2 2 x u 2 2 P 1 x u y u 1 P 3 r 2 P 4 r 4 displaystyle x mathrm d x mathrm u 1 K 1 r 2 K 2 r 4 cdots P 2 r 2 2x mathrm u 2 2P 1 x mathrm u y mathrm u 1 P 3 r 2 P 4 r 4 cdots nbsp y d y u 1 K 1 r 2 K 2 r 4 P 1 r 2 2 y u 2 2 P 2 x u y u 1 P 3 r 2 P 4 r 4 displaystyle y mathrm d y mathrm u 1 K 1 r 2 K 2 r 4 cdots P 1 r 2 2y mathrm u 2 2P 2 x mathrm u y mathrm u 1 P 3 r 2 P 4 r 4 cdots nbsp de x d y d displaystyle x mathrm d y mathrm d nbsp tochka spotvorenogo zobrazhennya sho sproyektovana na ploshinu zobrazhennya pri vikoristanni konkretnogo ob yektivu x u y u displaystyle x mathrm u y mathrm u nbsp ne spotvorena tochka zobrazhennya yaka sproyektovana na idealnu kameru stenop x c y c displaystyle x mathrm c y mathrm c nbsp centr distorsiyi sho prijnyatij za golovnu tochku K n displaystyle K n nbsp n t h displaystyle n mathrm th nbsp koeficiyent radialnoyi distorsiyi P n displaystyle P n nbsp n t h displaystyle n mathrm th nbsp koeficiyent decentrovanoyi distorsiyi r displaystyle r nbsp x u x c 2 y u y c 2 displaystyle sqrt x mathrm u x mathrm c 2 y mathrm u y mathrm c 2 nbsp i displaystyle nbsp neskinchennij ryad Bochkopodibna distorsiya zazvichaj matime negativnij koeficiyent K 1 displaystyle K 1 nbsp v toj chas yak podushkopodibna distorsiya matime dodatne znachennya Skladna distorsiya matime ne monotonnij radialnij geometrichnij ryad de dlya deyakih r displaystyle r nbsp poslidovnist zminit znak Programno mozhna virivnyati ci distorsiyi shlyahom deformuvannya zobrazhennya en iz zvorotnoyu distorsiyeyu Viznachayetsya yak kozhen spotvorenij distorsiyeyu piksel pererahuvati u nespotvorenij piksel sho ye ne trivialnoyu zadacheyu cherez nelinijnist rivnyannya distorsiyi 4 Bichnu hromatichnu aberaciyu fioletovij zelenuvatij oreol mozhe znachno zmenshitis shlyahom zastosuvannya takoyi deformaciyi dlya chervonogo zelenogo i sinogo koloriv zobrazhennya okremo Posilannya RedaguvatiPro Foto Distorsiya Kak otkorrektirovat distorsiyu ros Arhivovano 8 bereznya 2013 u Wayback Machine Primitki Redaguvati Pro Foto Chto takoe Lightroom kak im polzovatsya ros Arhiv originalu za 8 bereznya 2013 Procitovano 8 bereznya 2013 Paul van Walree Distortion Photographic optics Arhiv originalu za 29 sichnya 2009 Procitovano 2 lyutogo 2009 Tamron 18 270mm f 3 5 6 3 Di II VC PZD Arhiv originalu za 29 grudnya 2012 Procitovano 20 bereznya 2013 a b de Villiers J P Leuschner F W Geldenhuys R 17 19 November 2008 Centi pixel accurate real time inverse distortion correction 2008 International Symposium on Optomechatronic Technologies SPIE doi 10 1117 12 804771 Arhiv originalu za 1 travnya 2015 Procitovano 30 listopada 2015 Brown Duane C May 1966 Decentering distortion of lenses Photogrammetric Engineering 32 3 444 462 Arhiv originalu za 6 veresnya 2015 Procitovano 30 listopada 2015 Conrady Alexander Eugen Decentred Lens Systems Monthly notices of the Royal Astronomical Society 79 1919 384 390 Zhang Zhengyou 1998 A Flexible New Technique for Camera Calibration MSR TR 98 71 Microsoft Research Arhiv originalu za 3 grudnya 2015 Procitovano 30 listopada 2015 Literatura RedaguvatiSposobi viznachennya elementiv vnutrishnogo oriyentuvannya ta distorsiyi ob yektiviv cifrovih nemetrichnih znimalnih kamer monografiya V M Glotov O D Pashetnik M vo osviti i nauki Ukrayini Nac un t Lviv politehnika Lviv Vid vo Lviv politehniki 2014 104 s il Rezhim dostupu Bibliogr s 96 101 48 nazv ISBN 978 617 607 630 8 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Distorsiya amp oldid 35505221