魚眼レンズ用の歪み補正済みおよび特殊チャート

SFRplusおよびeSFR ISOの自動領域検出機能は、中程度の光学歪み(糸巻き型または樽型)を許容しますが、明確な限界があります。このページでは、最大約160度の視野角を持つ、樽型歪みの大きい(「魚眼」)レンズでも動作する(つまり、自動的に検出できる)SFRplusおよびeSFR ISOチャートの特別なバージョンについて説明します。これらのレンズは、特に自動車のバックカメラやスポーツカメラなど、多くの用途で使用されています。視野角が160度を超えるカメラ(360度に近いものも含む)は、カメラに面した複数の個別の「位置合わせマーク」チャートを使用するSFRregモジュールでテストできます。

  • 歪み補正済みのチャートは、樽型歪みの強い(いわゆる「魚眼レンズ」)レンズでのみ使用してください。標準的な直線レンズで使用すると、結果として強い糸巻き型歪みが生じます。強い糸巻き型歪みを持つレンズは存在しないため、Imatestの自動検出モジュールは糸巻き型歪みに対して耐性を持たせていません。
  • SFRplusの場合、 歪み補正と視野角の正確な測定値は、下記の説明に従って「その他の設定」ウィンドウの「歪みパラメータ」(グラフ右下の2つの数値)を入力することで取得できます。(この機能はeSFR ISOではまだ利用できません。)
  • プリディストーションの量は厳密に計算する必要はありません。ある程度正確な値であれば問題ありません(つまり、グラフの画像に低~中程度の歪みが生じる程度で十分です)。
  • Imatestの傾斜エッジ計算では、エッジに多少の曲率があることを前提としています。 (2017年以前のISO 12233規格では直線を前提としています。曲面エッジに対応した改良版規格が近日中に発表される予定です。)


以下は、強い樽型歪みのある画像の例です(SFRplusの設定ウィンドウより)。自動ROI検出は実際に機能しますが、チャートの端や隅のバーが含まれないようにROIサイズを非常に小さくする必要があり、画像の隅は解析に含まれません。歪みが大きくなると、SFRplusは完全に失敗する可能性が高くなります。 重樽の例

強い樽型歪み(魚眼レンズ)画像

(この画像は実際には、最適な量よりも少ない事前歪み処理が施されたグラフから作成されたものです。)

魚眼光線歪みの大きい魚眼レンズの性能を測定するために、Imatestはいくつかのプリディストーションチャートを提供しています。これらのチャートは、SFRplus解析に使用される画像の歪みが比較的小さくなるように、糸巻き型歪み(樽型歪みの逆)を組み込んで設計されています。

魚眼レンズは、物体の角度Θと像面上の半径rとの間の対応関係において、通常の(直線的な)レンズとは異なります。

直線レンズの場合、 r = f tan Θとなります。

一般的な魚眼レンズの場合、 いくつかのマッピングがありますが、最も一般的なのはr = f Θです。

Imatestの歪み補正済みチャートは、特定の対角視野角に対してこのマッピングの逆の像を生成するように設計されており、かなり広い視野角範囲で良好に機能します。完全な補正は必要ありません。

Imatestでは、標準的な歪み補正済みチャートに加え、極端な歪みを持つカスタムチャートも提供しています(つまり、チャート中央部の高さが端部よりもかなり小さくなる場合があり、高解像度カメラでの測定に影響を与える可能性があります)。歪み補正は、 ImatestストアのSFRplusおよびeSFR ISOチャートのオプションとして提供されています。

SFRplusの各チャートには、右下の下部バーの下に薄い灰色で印刷された2つの数値があります(測定値には影響しません)。最初の数値は、最適な視野角の半分をラジアンで表したものです。360/πを掛けると、視野角が度数で得られます。たとえば、0.8333は95.5度の視野角に対応し、約85度から120度の視野角で使用できます。(標準チャートは85度未満でうまく機能します。)2番目の数値はスケーリング係数で、SFRplusで正しい歪みと視野角の測定値を得るために必要です。これらの数値は、SFRplusの「詳細設定」ウィンドウに入力する必要があります。

事前に歪ませたグラフの例

インクジェットプリンター用および写真フィルム用のSFRplus、eSFR ISO、およびチェッカーボードチャートはすべて、歪み補正済みの状態で提供されます。

1. SFRplus ノーマル歪み(視野角85~120度)

歪みパラメータ = 0.833。

最適な視野角 = 対角95.5度。

使用可能な視野角 = 85~120 ° 。

5×9の正方形を表示

SFRplus_5x9_distort_4_1

2. SFRplus エクストラ歪み(視野角120~150度)

歪みパラメータ = 1.167。

最適な視野角 = 対角134度。

 使用可能な視野角 = 120~150 ° 。

5x7の正方形が示されています

SFRplus_5x7_distortplus_4_1

3. SFRplusカスタム歪み補正により最大160°の視野角を実現
 
歪みパラメータ = 1.4。

最適な視野角 = 対角160度。

使用可能な視野角 ≥ 150度。

5×7の正方形を表示

画像の四隅は160度を超える角度ではほとんど測定できません。このような極端に歪んだチャートを高解像度カメラで使用する場合は、中央部のチャートの高さが比較的低いため、測定結果に影響が出る可能性があるため注意が必要です。チャート品質計算ツールの魚眼レンズに関する説明を参照してください。

4. eSFR ISO 120~150°視野角における歪み補正(追加のウェッジ付きで表示)

最適な視野角 = 対角134度。

 使用可能な視野角 = 120~150 ° 。

拡張版を表示

注:これはまだ正確な視野角や歪みの計算は行いません。

eSFR ISOチャートのどのバージョンでも、インクジェットまたはLVTフィルム媒体で、歪みの程度を問わず作成できます。

esfr_iso_predistorted

5. 極端な視野角におけるSFRregチャート。約90度(水平角度)のSFRreg中心チャートに加え、90度を超える角度(合計視野角が180度を超える場合もある)に対応する個別のSFRregチャートも表示。

注:このターゲットは、 Imatestバージョン 5.0 より前のバージョンでは、色調、ノイズ、傾き、回転、視野角、歪みの計算を自動的に実行しません。視野角と歪み以外のすべての機能は、バージョン 5.0 で追加されます。

SFRregセンターチャートは、視野角がはるかに広いカメラ(180度を超える場合もある)の中心90度をカバーするように設計されています。通常はカメラに面して配置される追加のSFRregチャートと併用することを想定しています。

典型的な配置を上から見た図を以下に示します。側面のチャートは通常、カメラの視野の隅(場合によっては側面)に配置された2つ(またはそれ以上)のチャートを表しています。詳細については、 SFRreg の説明書を参照してください。

SFRreg_arrangement_outer

右側には、SFRregセンターチャートとカメラに向かって配置された4つの外側チャートを含む画像のSFRreg設定ウィンドウが表示されています。視野は約180度です。19個のレジストレーションマークが選択されています(センターチャートに15個、外側に4個)。

SFRreg_center_chart_90H

SFRreg 180 center outer setup

注記:

  1. 反射型インクジェットチャートは、マット仕上げのみで提供されています。これは、これらのチャートは視野角が広いため、半光沢仕上げのチャートではグレア(鏡面反射)を制御するのが難しいためです。
  2. 印刷された歪んだグラフの縦横比は、歪みがあるため、通常のグラフとは異なります。

Imatestストアでは、 設定可能なインクジェットチャートを選択し、 「歪み」ドロップダウンメニューを使用することで、あらかじめ歪み補正されたチャートを選択できます。必要なオプションが見つからない場合は、お問い合わせください。または、 SFRplus自動車用テストチャートを選択することもできます。

事前に歪み補正されたSFRplusチャートを使用する

画像は、通常のSFRplusチャートと同様に、上下のバーの上下に余白を設けてフレーム内に収める必要があります。パターンがフレームからはみ出したり、フレームの端が画像からはみ出したりしても構いません。SFRplusの場合、唯一の違いは、歪みパラメータ(チャート右下の2つの数値)をSFRplusの「詳細設定」ウィンドウに入力することで、歪みと視野角の正確な測定値が得られる点です。

SFRplusの「詳細設定」ウィンドウの一部。歪みパラメータを表示している。 (歪みと視野角の測定値のみが影響を受けます。)
SFRplusの「詳細設定」ウィンドウの一部。歪みパラメータを表示している。
(歪みと視野角の測定値のみが影響を受けます。)

歪み計算モデルは複数から選択できます(上記の中で最適なものが表示されます):3次( r u = r d + kr d 3 )、5次( r u = r d + h 1 r d 3 + h 2 r d 5 )、arctan/tan(魚眼レンズに最適であることが多い)、(5次 ALL 2-5)( r u = r d + h 1 r d 2 + h 2 r d 3 + h 3 r d 4 + h 4 r d 5 )。

分割歪みモデル—多項式歪みの分割モデルが利用可能です(上記のチェックボックス)。このモデルでは、 r u = r d + ∑ k n r d mの形式の多項式歪みがr u = r d /(1+ ∑ k n r d u ) に置き換えられます。ここでu = m -1 です(たとえば、5 次はr u = r d /(1 + h 1 r d 2 + h 2 r d 4 ) となります)。この分割モデルは、強い樽型歪み(魚眼レンズ)の場合、標準モデルよりもはるかに優れた性能を発揮する傾向があります。

ここに画像と形状のプロットを示します。このグラフは歪みが完全に補正されているわけではありません(完全には補正されていない可能性があります)が、結果はSFRplusの許容範囲内に収まっています。MTFは画面の隅付近まで測定されています。 sfrplus_distorted_image_geo

歪み補正後の画像の画像と形状プロット

付録:歪み補正済みチャートの作成とプレビュー

チャートはImatestストア*からご購入いただくことをお勧めしますが(当社のチャートは最高品質基準を満たしています)、お客様ご自身で印刷することも可能です。印刷をご希望の場合は、写真品質のワイドボディプリンター(EpsonとHPが主要サプライヤーです)、できれば12色インク搭載のもの(インク数が少ないプリンターよりもグレーの階調が滑らかです)、そしてICCカラーマネジメントに関する十分な知識が必要です。SVG(スケーラブルベクターグラフィックス)チャートの作成と印刷に関する詳細は、 SVGテストチャートのページをご覧ください。*このページのチャートのイラストは歪みのないものですが、リンク先には歪みを指定できるフィールドがあります。

testcharts_distorted_SFRplus
高度に歪んだチャートの設定、5x7の正方形、コントラスト比4:1。

カメラシステムの適切なプリディストーション量を決定する必要がある場合(店舗から注文する予定のチャート、または自分で印刷する予定のチャートのどちらでも)、

歪みパラメータは最大でπ/2まで選択できますが、これは視野角180度に相当し、チャートの中央部が完全に圧縮されてしまうため、実用的ではありません。1.4程度のパラメータ(160.4度に相当、上記のカスタム歪みチャート3を参照)が、実用的な最大値と言えるでしょう。

テストチャートの歪みパラメータ
歪んだ画像プレビュー付きの、事前に歪んだチャート設定ウィンドウ

歪み補正の効果をプレビューするには、認識可能な直線を含む被写体(シーン)の歪んだ画像を読み込むことで確認できます(バー間隔が垂直視野の約96%であるSFRplusチャートの場合)。適切な歪み補正パラメータを選択すると、右側の大きな画像内の線が、上に示したように直線として表示されます。