Znáte li optickou distorzi v strojovém vidění?

Setkali jste se někdy s deformovaným obrazem? Objekt, který by měl být rovný, je zakřivený, dokonce i hrany jsou zakřivené. To je ve skutečnosti způsobeno distorzí čočky, která způsobuje, že obraz objektu je zkreslený, ale nemá vliv na ostrost.

Existují dva hlavní typy optické distorze v systémech strojového vidění: radiální distorze a tečné distorze. Porozumění jejich příčinám, účinkům a metodám korekce je kritické pro zajištění spolehlivých výsledků vizuální kontroly.

1. Radiální distorze a tečná distorze

Mezi nimi je distorze způsobená tím, že čočka není kvůli montážním chybám rovnoběžná s imaginační plochou, označována jako tečná distorze, která způsobí zkreslení středu a okraje obrázku a vodorovné nebo svislé linky na obrázku se stanou křivými. Radiální distorze je způsobena tvarem a procesem čočky. Čím blíže ke kraji čočky, tím vážnější je distorze. Obvykle je konvexní radiální distorze nazývána baňatou distorzí, a konkávní jako polštářovitá distorze.

2. Nepoddajnost korekce distorze

V aplikacích závislých na přesnosti, jako je průmyslová měření nebo automatizovaná kontrola kvality, mohou neopravené distorze vést ke katastrofálním chybám měření. Odchylka o pouhé několik pixelů se může přeložit do významných rozměrových nepřesností v reálných jednotkách. Následně se korekce distorze stává nezbytnou pro systémy rozhodování založené na obrazech.

3. Hybridní korekční strategie

Přestože je zkreslení vlastností optických systémů, zůstává úplné jejich eliminace nedosažitelná. Nicméně kombinace hardwareových úprav a výpočetních metod může oslabit jejich dopad:

Hardwarové řešení pro tangenciální zkreslení

Řešení tangenciálního zkreslení převážně spočívá v mechanické rekalkulaci. Přesunutím čočky k dosažení dokonalého rovnoběžnosti se snímačem.

Softwarové řešení pro radiální zkreslení

Radiální distorze je obvykle opravena prostřednictvím softwaru. Koeficient distorze čočky je spočítán a pak zpracován softwarově.

Pomocí kalibrace kamery (například pomocí šachovnicových vzorů) jsou tyto parametry vypočteny a aplikovány k převedení zkreslených pixelů na jejich teoretické pozice.

C závěr: Vyvažování optiky a výpočtu

I když lensové zkreslení představuje trvalou výzvu v strojovém vidění, jejich účinky lze systémově řídit. Tangenciální zkreslení vyžaduje pečlivé zarovnání hardwaru, zatímco radiální zkreslení vyžaduje sofistikovanou softwarovou korrekci. S integrací obou přístupů mohou inženýři obnovit geometrickou přesnost obrázků a zajistit, aby systémy vidění dodávaly přesnost požadovanou v moderních průmyslových aplikacích.