Знаете ли вы искажение в машинном зрении?

Вам когда-либо встречались искаженные изображения? Объект, который должен был быть прямым, становится изогнутым, даже края изгибаются. На самом деле это вызвано искажением линзы, которое искажает изображение объекта, но не влияет на четкость.

Существует два основных типа оптических искажений в системах машинного зрения: радиальное искажение и тангенциальное искажение. Понимание их причин, воздействия и методов коррекции критически важно для обеспечения надежных результатов визуального контроля.

1. Радиальная дисторсия и тангенциальная дисторсия

Среди них, дисторсия, вызванная тем, что линза не параллельна поверхности изображения из-за ошибок сборки, называется тангенциальной дисторсией, которая приводит к искажению центра и края изображения, а горизонтальные или вертикальные линии изображения становятся кривыми. Радиальная дисторсия вызвана формой и процессом изготовления линзы. Чем ближе к краю линзы, тем серьезнее дисторсия. Обычно выпуклая радиальная дисторсия называется бочкообразной дисторсией, а вогнутая - подушкообразной дисторсией.

2. Необходимость исправления дисторсии

В приложениях, зависящих от точности, таких как промышленная метрология или автоматический контроль качества, непоправленные искажения могут привести к катастрофическим ошибкам измерений. Отклонение даже на несколько пикселей может означать значительные размерные неточности в реальных единицах измерения. Следовательно, исправление дисторсии становится неотъемлемой частью для систем принятия решений на основе изображений.

3. Гибридные стратегии коррекции

Поскольку искажение является присущей характеристикой оптических систем, полное его устранение остается недостижимым. Однако комбинация аппаратных настроек и вычислительных методов может снизить его влияние:

Аппаратные решения для тангенциального искажения

Устранение тангенциального искажения в основном связано с механической перекалибровкой. Перепозиционирование объектива для достижения идеальной параллельности с датчиком.

Программные решения для радиального искажения

Радиальная дисторсия обычно исправляется через программное обеспечение. Вычисляется коэффициент дисторсии объектива, а затем обрабатывается программным обеспечением.

При калибровке камеры (например, с использованием шахматных узоров) эти параметры вычисляются и применяются для пересчета искаженных пикселей в их теоретические позиции.

C вывод: Баланс между оптикой и вычислениями

Несмотря на то что дисторсии линз представляют собой постоянные проблемы в машинном зрении, их влияние может быть систематически контролируемым. Тангенциальная дисторсия требует тщательной аппаратной настройки, тогда как радиальная дисторсия требует сложного программного исправления. Интеграция обоих подходов позволяет инженерам восстановить геометрическую точность изображений, гарантируя, что системы машинного зрения обеспечивают необходимую точность в современных промышленных приложениях.