鱼眼镜头专用预失真图表

SFRplus和eSFR ISO的自动区域检测功能可以容忍一定程度的光学畸变(枕形畸变或桶形畸变),但其适用范围有限。本页介绍 SFRplus 和 eSFR ISO 测试图的特殊版本,这些版本可以与严重桶形畸变(“鱼眼镜头”)的镜头配合使用(即可以自动检测),这些镜头的视角可达约 160 度——此类镜头广泛应用于各种场景,尤其是在汽车后视摄像头和运动相机领域。对于视角超过 160 度(甚至接近 360 度)的相机,可以使用SFRreg模块进行测试,该模块使用多个面向相机的独立“注册标记”测试图。

  • 预失真图表仅应与高度桶形畸变(“鱼眼镜头”)镜头配合使用。与标准直线镜头配合使用时,生成的图像将出现严重的枕形畸变。由于目前尚无镜头能完全消除枕形畸变,因此我们并未使 Imatest 的自动检测模块具备对抗枕形畸变的能力。
  • 对于 SFRplus ,可以通过在“更多设置”窗口中输入“畸变参数”(图表右下角的两个数字)来获得正确的畸变和视场角测量值,如下所述。(eSFR ISO 目前尚不支持此功能。)
  • 预失真量无需精确计算,只要大致接近即可(这样图表图像看起来失真程度较低到中等)。
  • Imatest 的斜边计算假设边缘可以有一定的曲率。 (2017 年及更早版本的 ISO 12233 标准假设边缘为直线。改进后的标准可以处理曲面边缘,该标准即将推出。)


以下是一个严重桶形畸变图像的示例(来自 SFRplus 设置窗口)。自动 ROI 检测功能确实有效,但 ROI 尺寸必须设置得非常小,以避免包含图表边缘或角落区域的柱状图,而图像的角落部分不会被纳入分析。如果畸变程度更严重,SFRplus 很可能完全失效。 重炮管示例

严重桶形畸变(“鱼眼”)图像

(这张图片实际上是来自一张经过预失真处理的图表,但预失真程度并不理想。)

鱼眼为了测量高度畸变鱼眼镜头的性能,Imatest 提供了几个预畸变图表:这些图表设计有内置的枕形畸变(桶形畸变的反义词),以便用于 SFRplus 分析的图像畸变相对较小。

鱼眼镜头与普通(直线)镜头的区别在于物角Θ与像平面半径r之间的映射关系。

对于直线透镜, r = f tan Θ 。

对于典型的鱼眼镜头,有几种映射关系,但最常见的是r = f Θ 。

Imatest预失真图表旨在针对特定的对角视场生成此映射的逆映射,并且在相当大的视场范围内都能良好工作。无需完美校正。

Imatest提供标准预失真图表以及可进行极端失真处理的自定义图表(这意味着图表中心高度可能远小于边缘高度,这可能会影响高分辨率相机的测量结果)。预失真处理是Imatest 商店中 SFRplus 和 eSFR ISO 图表的一个可选功能。

每张 SFRplus 图表右侧底部横条下方都印有两个浅灰色数字(因此不会影响测量结果)。第一个数字是最佳视场角的一半(以弧度为单位)。乘以 360/π 即可得到视场角(以度为单位)。例如,0.8333 对应于 95.5 度的视场角,适用于大约 85 度到 120 度的视场角。(标准图表适用于小于 85 度的视场角。)第二个数字是缩放因子,用于在 SFRplus 中获得正确的畸变和视场角测量值。这些数值应输入到 SFRplus 的“更多设置”窗口中:

预先扭曲的图表示例

所有喷墨打印和胶片 SFRplus、eSFR ISO 和棋盘格图表均提供预变形版本。

1. SFRplus 正常畸变,视场角 85-120º

失真参数 = 0.833。

最佳视场角 = 95.5 °对角线。

可用视野范围 = 85-120度。

图中显示了 5x9 个正方形。

SFRplus_5x9_distort_4_1

2. SFRplus 额外畸变,适用于 120-150º 视场角

失真参数 = 1.167。

最佳视场角 = 134 °对角线。

 可用视野 = 120-150 o 。

图中所示为5x7 的正方形。

SFRplus_5x7_distortplus_4_1

3. SFRplus 自定义畸变,最大视场角可达 160º
 
失真参数 = 1.4。

最佳视野 = 对角线 160 ° 。

可用视野≥150 ° 。

图中所示为 5x7 的正方形。

图像边缘的测量范围无法超过 160 ° 。使用这些预先严重失真的图表搭配高分辨率相机时务必谨慎,因为图表中心相对较小的高度会影响测量结果。请参阅图表质量计算器中关于鱼眼镜头的讨论。

4. eSFR ISO 额外畸变,适用于 120-150º 视场角(图中使用了额外的楔形镜片)

最佳视场角 = 134 °对角线。

 可用视野 = 120-150 o 。

显示的是增强版

注意:此功能目前尚无法进行精确的视场角或畸变计算。

任何版本的eSFR ISO图表都可以用喷墨或 LVT 胶片介质制作,并可出现任何程度的失真。

esfr_iso_predistorted

5. 极端视场角的 SFRreg 图表,显示约 90 度(水平角)的 SFRreg 中心图表,以及 90 度以外角度的单独 SFRreg 图表(总视场角可远超 180º)。

注意:在Imatest 5.0 之前的版本中,此目标不会自动执行颜色、色调、噪声、倾斜、旋转、视场角或失真计算。除视场角和失真外,所有其他计算功能都将在 5.0 版本中添加。

SFRreg 中心色差图旨在覆盖视野范围更大的摄像机(视野范围可大于 180 ° )的中心 90 °区域。它需要与通常面向摄像机的其他单张 SFRreg 色差图配合使用。

下图显示了典型布置的俯视图。两侧的图表通常代表位于摄像机视野角落(以及可能两侧)的两个(或更多)图表。更多详情,请参阅SFRreg 说明。

SFRreg_arrangement_outer

右侧显示的是 SFRreg 设置窗口,该图像包含一个 SFRreg 中心图和四个面向相机的外围图。视场角约为 180 度。选择了 19 个配准标记(中心图 15 个;外围图 4 个)。

SFRreg_center_chart_90H

SFRreg 180 center outer setup

笔记:

  1. 反射式喷墨图表只有哑光表面,因为这些图表的视角很广,用半光泽图表很难控制眩光(镜面反射)。
  2. 由于变形,印刷变形图表的宽高比与正常图表不同。

您可以在Imatest 商店中选择预失真图表,方法是选择可配置的喷墨打印图表,然后使用“失真”下拉菜单。如果您在获取所需选项时遇到困难,请联系我们。或者,您可以选择SFRplus 汽车测试图表。

使用预先失真的SFRplus图表

图像的取景方式应与常规 SFRplus 图表相同:顶部和底部横条的上方和下方留出一些空白。图案可以超出取景框的边缘,或者取景框的边缘可以超出图像的范围。唯一的区别(对于 SFRplus 而言)在于,可以在 SFRplus 的“更多设置”窗口中输入畸变参数(图表右下角的两个数字),以获得正确的畸变和视场角测量值。

SFRplus“更多设置”窗口的一部分,显示了失真参数 (仅畸变率和视场角测量受到影响。)
SFRplus“更多设置”窗口的一部分,显示了失真参数
(仅畸变率和视场角测量受到影响。)

您可以选择几种畸变计算模型之一(以上显示最佳模型):3 阶( r u = r d + kr d 3 ),5 阶( r u = r d + h 1 r d 3 + h 2 r d 5 ),反正切/正切(通常最适合鱼眼镜头),(5 阶 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 )。

除法畸变模型——可以使用多项式畸变的除法模型(如上图所示的复选框),其中形如r u = rd + ∑ k n rd m的多项式畸变被替换为r u = rd /(1+ ∑ k n rd u ),其中u = m -1(例如,5 阶畸变变为r u = rd /(1 + h 1 rd 2 + h 2 rd 4 ))。对于严重桶形畸变(鱼眼镜头),除法模型通常比标准模型效果更好。

这是一张图像和几何形状图。请注意,此图表并未完全校正畸变(实际上可能远非完美),但结果完全在 SFRplus 的误差范围内。MTF 测量范围接近图像边缘。 sfrplus_distorted_image_geo

预失真图像的图像和几何图

附录:创建和预览预扭曲图表

虽然我们推荐您从Imatest 商店购买图表*(我们的图表符合最高质量标准),但我们也为客户提供自行打印的功能。如果您计划自行打印,您需要一台照片级宽屏打印机(爱普生和惠普是领先的供应商),最好配备 12 色墨水(相比墨水数量较少的打印机,12 色墨水能呈现更平滑的灰阶),并且需要精通 ICC 色彩管理。有关制作和打印 SVG(可缩放矢量图形)图表的完整详情,请参阅SVG 测试图表。*本页上的图表插图未失真,但链接中包含可用于指定失真度的字段。

testcharts_distorted_SFRplus
设置额外预失真图表,5x7 方格,4:1 对比度。

如果您需要确定相机系统的合适预畸变量(无论是用于您计划从商店订购的图表还是自行打印的图表),您应该

您可以选择最大为 π/2 的畸变参数,这对应于 180 度的视场角,但这完全不切实际,因为图表中心会被完全压缩。参数值约为 1.4,对应于 160.4 度(如上图自定义畸变图表 3 所示),这大约是实际可行的最大值。

测试图表失真参数
带有扭曲图像预览的预扭曲图表设置窗口

您可以通过读取一张包含可辨认直线的物体(场景)的失真图像,来预览预失真效果(对于柱间距约为垂直视野 96% 的 SFRplus 图表)。选择正确的失真参数后,右侧大图中的线条将显示为直线,如上图所示。