Чи знаєте ви про викривлення в машинному баченні?

Чи зустрічалися ви коли-небудь із викривленим зображенням? Об'єкт, який має бути прямим, стає кривим, навіть краї є кривими. Насправді це спричиняється викривленням лінзи, що призводить до викривлення зображення об'єкта, але не впливає на чіткість.

Існує два головних типи оптичного викривлення в системах машинного бачення: радіальне викривлення та дотичне викривлення. Зрозуміння їх причин, ефектів та методів корекції є критичним для забезпечення надійних результатів візуального огляду.

1. Радіальна дисторсія і тангенціальна дисторсія

Серед них, дисторсія, яка виникає через те, що лінза не паралельна до поверхні зображення через помилки монтажу, називається тангенціальною дисторсією, яка призведе до викривлення центру та краю зображення, а горизонтальні чи вертикальні лінії зображення стануть кривими. Радіальна дисторсія виникає через форму та технологію лінзи. Чим ближче до краю лінзи, тим сильніше дисторсія. Зазвичай, опукла радіальна дисторсія називається барельовою дисторсією, а вгинаюча - подушковою дисторсією.

2. Необхідність виправлення дисторсії

У застосуваннях, де залежить точність, таких як промислова метрологія або автоматизована контроль якості, недокориговані дисторсії можуть призвести до катастрофічних помилок у вимірюванні. Відхилення навіть на декілька пікселів може перетворитися на значні розмірні неточності в реальних одиницях. Як наслідок, корекція дисторсії стає незамінною для систем прийняття рішень на основі зображень.

3. Гібридні стратегії корекції

Оскільки викривлення є власною характеристикою оптичних систем, повна його елімінація залишається недоступною. Проте, комбінація коригувань апаратного забезпечення та обчислювальних методів може зменшити його вплив:

Апаратні рішення для корекції дотичного викривлення

Боротьба з дотичним викривленням головним чином включає механічну перекалібрування. Перевстановкою лінзи для досягнення ідеальної паралельності з сенсором.

Програмні рішення для радіального викривлення

Радіальна дисторсія зазвичай виправляється за допомогою програмного забезпечення. Розраховується коефіцієнт дисторсії лінзи, а потім обробляється програмним забезпеченням.

За допомогою калібрування камери (наприклад, використовуючи шахові патерни) ці параметри обчислюються та застосовуються для перемапування викривлених пікселів у їх теоретичні позиції.

C висновок: Баланс між оптикою та обчисленнями

Хоча дисторсії лінз є постійним викликом у машинному баченні, їх ефекти можуть бути систематично керовані. Дотична дисторсія вимагає точного вирівнювання апаратної частини, тоді як радіальна дисторсія необхідно коригується за допомогою складних програмних методів. Об'єднуючи обидва підходи, інженери можуть відновити геометричну точність зображень, забезпечуючи тим самим системам машинного бачення необхідну точність для сучасних промислових застосувань.