कैसे रंगीन विपथन और विकृति आईएमए को प्रभावित करती है

1. रंगीन विपथन

1.1 रंगीन विपथन क्या है

रंगीन विपथन सामग्री की संप्रेषणीयता में अंतर के कारण होता है। प्राकृतिक प्रकाश दृश्य प्रकाश क्षेत्र से बना है जिसकी तरंग दैर्ध्य 390 से 770 एनएम है, और बाकी वह स्पेक्ट्रम है जिसे मानव आंख नहीं देख सकती है। क्योंकि सामग्री में रंगीन प्रकाश के विभिन्न तरंग दैर्ध्य के लिए अलग-अलग अपवर्तक सूचकांक होते हैं, प्रत्येक रंग के प्रकाश में एक अलग इमेजिंग स्थिति और आवर्धन होता है, जिसके परिणामस्वरूप स्थिति का वर्णवाद होता है।

1.2 रंगीन विपथन छवि गुणवत्ता को कैसे प्रभावित करता है

(1) विभिन्न तरंग दैर्ध्य और प्रकाश के विभिन्न रंगों के अपवर्तनांक के कारण, वस्तु-बिंदु को एक पूर्ण छवि-बिंदु में अच्छी तरह से केंद्रित नहीं किया जा सकता है, इसलिए तस्वीर धुंधली हो जाएगी।

(2) साथ ही, अलग-अलग रंगों के अलग-अलग आवर्धन के कारण, छवि-बिंदुओं के किनारे पर "इंद्रधनुष रेखाएँ" होंगी।

1.3 रंगीन विपथन 3D मॉडल को कैसे प्रभावित करता है

जब छवि-बिंदुओं में "इंद्रधनुष रेखाएँ" होती हैं, तो यह समान-बिंदु से मेल खाने के लिए 3D मॉडलिंग सॉफ़्टवेयर को प्रभावित करेगा। एक ही वस्तु के लिए, तीन रंगों के मेल से "इंद्रधनुष रेखा" के कारण त्रुटि हो सकती है। जब यह त्रुटि काफी बड़ी हो जाती है, तो यह "स्तरीकरण" का कारण बनेगी।

1.4 रंगीन विपथन को कैसे समाप्त करें

विभिन्न अपवर्तनांक का उपयोग और कांच संयोजन के विभिन्न फैलाव रंगीन विपथन को समाप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, उत्तल लेंस के रूप में कम अपवर्तनांक और कम फैलाव ग्लास का उपयोग करें, और अवतल लेंस के रूप में उच्च अपवर्तक सूचकांक और उच्च फैलाव ग्लास का उपयोग करें।

इस तरह के एक संयुक्त लेंस में मध्यम तरंग दैर्ध्य पर एक छोटी फोकल लंबाई होती है और लंबी और छोटी तरंग किरणों पर लंबी फोकल लंबाई होती है। लेंस की गोलाकार वक्रता को समायोजित करके, नीले और लाल प्रकाश की फोकल लंबाई बिल्कुल समान हो सकती है, जो मूल रूप से रंगीन विपथन को समाप्त करती है।

माध्यमिक स्पेक्ट्रम

लेकिन रंगीन विपथन को पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है। संयुक्त लेंस का उपयोग करने के बाद, शेष रंगीन विपथन को "द्वितीयक स्पेक्ट्रम" कहा जाता है। लेंस की फोकल लंबाई जितनी लंबी होगी, उतना ही अधिक रंगीन विपथन शेष रहेगा। इसलिए, हवाई सर्वेक्षण के लिए जिसमें उच्च-सटीक माप की आवश्यकता होती है, द्वितीयक स्पेक्ट्रम को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है।

सिद्धांत रूप में, यदि प्रकाश बैंड को नीले-हरे और हरे-लाल अंतराल में विभाजित किया जा सकता है, और इन दो अंतरालों पर अक्रोमेटिक तकनीकों को लागू किया जाता है, तो माध्यमिक स्पेक्ट्रम को मूल रूप से समाप्त किया जा सकता है। हालांकि, गणना से यह साबित हो गया है कि अगर हरे रंग की रोशनी और लाल रोशनी के लिए अक्रोमेटिक, नीले रंग की रोशनी का रंगीन विचलन बड़ा हो जाता है; यदि नीले प्रकाश और हरे प्रकाश के लिए अवर्णी है, तो लाल बत्ती का वर्णिक विपथन बड़ा हो जाता है। ऐसा लगता है कि यह एक कठिन समस्या है और इसका कोई जवाब नहीं है, जिद्दी माध्यमिक स्पेक्ट्रम को पूरी तरह समाप्त नहीं किया जा सकता है।

अपोक्रोमेटिक（एपीओ）तकनीक

सौभाग्य से, सैद्धांतिक गणनाओं ने एपीओ के लिए एक रास्ता खोज लिया है, जो एक विशेष ऑप्टिकल लेंस सामग्री को खोजना है, जिसका नीला प्रकाश से लाल प्रकाश का सापेक्ष फैलाव बहुत कम है और नीले प्रकाश से हरे रंग की रोशनी बहुत अधिक है।

फ्लोराइट एक ऐसी विशेष सामग्री है, इसका फैलाव बहुत कम है, और सापेक्ष फैलाव का हिस्सा कई ऑप्टिकल ग्लास के करीब है। फ्लोराइट में अपेक्षाकृत कम अपवर्तक सूचकांक होता है, पानी में थोड़ा घुलनशील होता है, और इसमें खराब प्रक्रिया-क्षमता और रासायनिक स्थिरता होती है, लेकिन इसके उत्कृष्ट अक्रोमैटिक गुणों के कारण, यह एक कीमती ऑप्टिकल सामग्री बन जाती है।

बहुत कम शुद्ध थोक फ्लोराइट हैं जिनका उपयोग प्रकृति में ऑप्टिकल सामग्री के लिए किया जा सकता है, उनकी उच्च कीमत और प्रसंस्करण में कठिनाई के साथ, फ्लोराइट लेंस उच्च अंत लेंस का पर्याय बन गए हैं। विभिन्न लेंस निर्माताओं ने फ्लोराइट के विकल्प खोजने में कोई कसर नहीं छोड़ी है। फ्लोरीन-क्राउन ग्लास उनमें से एक है, और एडी ग्लास, ईडी ग्लास और यूडी ग्लास ऐसे विकल्प हैं।

रेनपू ओब्लिक कैमरे विपथन और विरूपण को बहुत छोटा बनाने के लिए कैमरा लेंस के रूप में बेहद कम फैलाव वाले ईडी ग्लास का उपयोग करते हैं। न केवल स्तरीकरण की संभावना को कम करता है, बल्कि 3 डी मॉडल प्रभाव में भी काफी सुधार हुआ है, जो इमारत के कोनों और मुखौटा के प्रभाव में काफी सुधार करता है।

2、विरूपण

2.1 विकृति क्या है

लेंस विरूपण वास्तव में परिप्रेक्ष्य विकृति के लिए एक सामान्य शब्द है, अर्थात परिप्रेक्ष्य के कारण होने वाली विकृति। इस तरह की विकृति का फोटोग्रामेट्री की सटीकता पर बहुत बुरा प्रभाव पड़ेगा। आखिरकार, फोटोग्रामेट्री का उद्देश्य अतिशयोक्ति नहीं बल्कि पुनरुत्पादन करना है, इसलिए यह आवश्यक है कि तस्वीरें यथासंभव जमीनी विशेषताओं की वास्तविक पैमाने की जानकारी को प्रतिबिंबित करें।

लेकिन क्योंकि यह लेंस की अंतर्निहित विशेषता है (उत्तल लेंस प्रकाश को अभिसरण करता है और अवतल लेंस प्रकाश को अलग करता है), ऑप्टिकल डिजाइन में व्यक्त संबंध है: विरूपण को समाप्त करने के लिए स्पर्शरेखा स्थिति और डायाफ्राम के कोमा को समाप्त करने के लिए साइन स्थिति को संतुष्ट नहीं किया जा सकता है एक ही समय, इतना विरूपण और ऑप्टिकल रंगीन विपथन वही पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है, केवल सुधार हुआ है।

ऊपर की आकृति में, छवि की ऊंचाई और वस्तु की ऊंचाई के बीच आनुपातिक संबंध है, और दोनों के बीच का अनुपात आवर्धन है।

एक आदर्श इमेजिंग सिस्टम में, ऑब्जेक्ट प्लेन और लेंस के बीच की दूरी निश्चित रखी जाती है, और आवर्धन एक निश्चित मान होता है, इसलिए छवि और ऑब्जेक्ट के बीच केवल आनुपातिक संबंध होता है, कोई विकृति नहीं होती है।

हालांकि, वास्तविक इमेजिंग सिस्टम में, चूंकि मुख्य किरण का गोलाकार विपथन क्षेत्र कोण की वृद्धि के साथ बदलता रहता है, इसलिए आवर्धन अब संयुग्मित वस्तुओं की एक जोड़ी के छवि तल पर स्थिर नहीं होता है, अर्थात आवर्धन छवि का केंद्र और किनारे का आवर्धन असंगत है, छवि वस्तु से अपनी समानता खो देती है। छवि को विकृत करने वाले इस दोष को विकृति कहा जाता है।

2.2 विकृति सटीकता को कैसे प्रभावित करती है

सबसे पहले, एटी (एरियल ट्राइंगुलेशन) की त्रुटि घने बिंदु बादल की त्रुटि को प्रभावित करेगी, और इस प्रकार 3 डी मॉडल की सापेक्ष त्रुटि। इसलिए, मूल माध्य वर्ग (आरएमएस ऑफ रिप्रोजेक्शन एरर) महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक है जो अंतिम मॉडलिंग सटीकता को निष्पक्ष रूप से दर्शाता है। RMS मान की जाँच करके, 3D मॉडल की सटीकता को आसानी से आंका जा सकता है। RMS मान जितना छोटा होगा, मॉडल की सटीकता उतनी ही अधिक होगी।

2.3 लेंस विरूपण को प्रभावित करने वाले कारक क्या हैं

फोकल लम्बाई
सामान्य तौर पर, फिक्स्ड-फोकस लेंस की फोकल लंबाई जितनी लंबी होती है, विरूपण उतना ही छोटा होता है; फोकल लंबाई जितनी कम होगी, विकृति उतनी ही अधिक होगी। हालांकि अल्ट्रा-लॉन्ग फोकल लेंथ लेंस (टेली लेंस) का विरूपण पहले से ही बहुत छोटा है, वास्तव में, उड़ान की ऊंचाई और अन्य मापदंडों को ध्यान में रखते हुए, हवाई-सर्वेक्षण कैमरे के लेंस की फोकल लंबाई नहीं हो सकती है। इतनी देर।उदाहरण के लिए, निम्न चित्र Sony 400mm टेली लेंस है। आप देख सकते हैं कि लेंस विरूपण बहुत छोटा है, लगभग 0.5% के भीतर नियंत्रित होता है। लेकिन समस्या यह है कि यदि आप इस लेंस का उपयोग 1cm के रिज़ॉल्यूशन पर फ़ोटो एकत्र करने के लिए करते हैं, और उड़ान की ऊँचाई पहले से ही 820m है। इस ऊँचाई पर ड्रोन को उड़ने देना पूरी तरह से अवास्तविक है।

लेंस प्रसंस्करण

लेंस प्रसंस्करण, लेंस उत्पादन प्रक्रिया में सबसे जटिल और उच्चतम परिशुद्धता चरण है, जिसमें कम से कम 8 प्रक्रियाएं शामिल हैं। पूर्व-प्रक्रिया में नाइट्रेट सामग्री-बैरल तह-रेत फांसी-पीसना शामिल है, और बाद की प्रक्रिया में कोर-कोटिंग-आसंजन-स्याही कोटिंग होती है। प्रसंस्करण सटीकता और प्रसंस्करण वातावरण सीधे ऑप्टिकल लेंस की अंतिम सटीकता निर्धारित करते हैं।

कम प्रसंस्करण सटीकता का इमेजिंग विरूपण पर घातक प्रभाव पड़ता है, जो सीधे असमान लेंस विरूपण की ओर जाता है, जिसे पैरामीटरयुक्त या ठीक नहीं किया जा सकता है, जो 3D मॉडल की सटीकता को गंभीरता से प्रभावित करेगा।

लेंस स्थापना

चित्र 1 लेंस स्थापना प्रक्रिया के दौरान लेंस के झुकाव को दर्शाता है;

चित्र 2 दिखाता है कि लेंस स्थापना प्रक्रिया के दौरान लेंस संकेंद्रित नहीं होता है;

चित्र 3 सही स्थापना दिखाता है।

उपरोक्त तीन मामलों में, पहले दो मामलों में स्थापना विधियां सभी "गलत" असेंबली हैं, जो सही संरचना को नष्ट कर देगी, जिसके परिणामस्वरूप धुंधली, असमान स्क्रीन और फैलाव जैसी विभिन्न समस्याएं हो सकती हैं। इसलिए, प्रसंस्करण और असेंबली के दौरान अभी भी सख्त सटीक नियंत्रण की आवश्यकता है।

लेंस असेंबली प्रक्रिया

लेंस असेंबली प्रक्रिया समग्र लेंस मॉड्यूल और इमेजिंग सेंसर की प्रक्रिया को संदर्भित करती है। अभिविन्यास तत्व के मुख्य बिंदु की स्थिति और कैमरा अंशांकन मापदंडों में स्पर्शरेखा विरूपण जैसे पैरामीटर असेंबली त्रुटि के कारण होने वाली समस्याओं का वर्णन करते हैं।

सामान्यतया, असेंबली त्रुटियों की एक छोटी श्रृंखला को सहन किया जा सकता है (बेशक, असेंबली सटीकता जितनी अधिक होगी, उतना ही बेहतर)। जब तक अंशांकन पैरामीटर सटीक होते हैं, तब तक छवि विरूपण की गणना अधिक सटीक रूप से की जा सकती है, और फिर छवि विरूपण को हटाया जा सकता है। कंपन के कारण लेंस थोड़ा हिल सकता है और लेंस विरूपण पैरामीटर बदल सकता है। यही कारण है कि पारंपरिक हवाई सर्वेक्षण कैमरे को एक निश्चित अवधि के बाद ठीक करने और फिर से कैलिब्रेट करने की आवश्यकता होती है।

2.3 रेनपू का तिरछा कैमरा लेंस

दोहरा गौβ संरचना

ओब्लिक फोटोग्राफी में लेंस के लिए कई आवश्यकताएं होती हैं, आकार में छोटा होना, वजन में हल्का, छवि विरूपण में कम और रंगीन विपथन, रंग प्रजनन में उच्च और रिज़ॉल्यूशन में उच्च होना। लेंस संरचना को डिजाइन करते समय, रेनपू का लेंस दोहरी गौβ संरचना का उपयोग करता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है:
संरचना को लेंस के सामने, डायाफ्राम और लेंस के पीछे में विभाजित किया गया है। डायाफ्राम के संबंध में आगे और पीछे "सममित" प्रतीत हो सकते हैं। इस तरह की संरचना आगे और पीछे उत्पन्न कुछ रंगीन विपथन को एक दूसरे को रद्द करने की अनुमति देती है, इसलिए देर से चरण में अंशांकन और लेंस आकार-नियंत्रण में इसके बहुत फायदे हैं।

एस्फेरिक मिरर

पांच लेंसों के साथ एकीकृत एक तिरछे कैमरे के लिए, यदि प्रत्येक लेंस वजन में दोगुना हो जाता है, तो कैमरे का वजन पांच गुना होगा; यदि प्रत्येक लेंस लंबाई में दोगुना हो जाता है, तो तिरछा कैमरा आकार में कम से कम दोगुना हो जाएगा। इसलिए, डिजाइन करते समय, उच्च स्तर की तस्वीर की गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए यह सुनिश्चित करते हुए कि विपथन और आयतन जितना संभव हो उतना छोटा है, एस्फेरिक लेंस का उपयोग किया जाना चाहिए।

एस्फेरिकल लेंस गोलाकार सतह के माध्यम से बिखरे हुए प्रकाश को फोकस पर वापस कर सकते हैं, न केवल उच्च रिज़ॉल्यूशन प्राप्त कर सकते हैं, रंग प्रजनन डिग्री उच्च बना सकते हैं, बल्कि कम संख्या में लेंस के साथ विचलन सुधार भी पूरा कर सकते हैं, बनाने के लिए लेंस की संख्या कम कर सकते हैं कैमरा हल्का और छोटा।

विरूपण सुधार तकनीक

असेंबली प्रक्रिया में त्रुटि के कारण लेंस की स्पर्शरेखा विकृति बढ़ जाएगी। इस असेंबली त्रुटि को कम करना विरूपण सुधार प्रक्रिया है। निम्नलिखित चित्र एक लेंस के स्पर्शरेखा विरूपण का योजनाबद्ध आरेख दिखाता है। सामान्य तौर पर, विरूपण विस्थापन निचले बाएँ-- ऊपरी दाएँ कोने के संबंध में सममित होता है, यह दर्शाता है कि लेंस में दिशा के लंबवत रोटेशन कोण है, जो असेंबली त्रुटियों के कारण होता है।

इसलिए, उच्च इमेजिंग सटीकता और गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए, रेनपू ने डिजाइन, प्रसंस्करण और असेंबली पर सख्त जांच की एक श्रृंखला बनाई है:

डिजाइन के प्रारंभिक चरण में, लेंस असेंबली की समाक्षीयता सुनिश्चित करने के लिए, जहां तक संभव हो यह सुनिश्चित करने के लिए कि सभी लेंस स्थापना विमानों को एक क्लैंपिंग द्वारा संसाधित किया जाता है;

यह सुनिश्चित करने के लिए कि मशीनिंग सटीकता IT6 स्तर तक पहुँचती है, विशेष रूप से यह सुनिश्चित करने के लिए कि समाक्षीयता सहिष्णुता 0.01 मिमी है, उच्च-सटीक खराद पर आयातित मिश्र धातु मोड़ उपकरण का उपयोग करना;

प्रत्येक लेंस आंतरिक गोलाकार सतह पर उच्च-सटीक टंगस्टन स्टील प्लग गेज के एक सेट से सुसज्जित है (प्रत्येक आकार में कम से कम 3 अलग-अलग सहिष्णुता मानक होते हैं), प्रत्येक भाग का कड़ाई से निरीक्षण किया जाता है, और स्थिति सहिष्णुता जैसे समानांतरवाद और लंबवतता का पता लगाया जाता है तीन-समन्वय माप उपकरण;

प्रत्येक लेंस के बनने के बाद, इसका निरीक्षण किया जाना चाहिए, जिसमें प्रोजेक्शन रिज़ॉल्यूशन और चार्ट परीक्षण, और लेंस के रिज़ॉल्यूशन और रंग प्रजनन जैसे विभिन्न संकेतक शामिल हैं।