魚眼鏡頭專用預失真圖表

SFRplus和eSFR ISO的自動區域檢測功能可以容忍一定程度的光學變形(枕形畸變或桶形畸變),但其適用範圍有限。本頁介紹 SFRplus 和 eSFR ISO 測試圖的特殊版本,這些版本可以與嚴重桶形畸變(「魚眼鏡頭」)的鏡頭配合使用(即可以自動檢測),這些鏡頭的視角可達約 160 度——此類鏡頭廣泛應用於各種場景,尤其是在汽車後視攝影機和運動相機領域。對於視角超過 160 度(甚至接近 360 度)的相機,可以使用SFRreg模組進行測試,該模組使用多個面向相機的獨立「註冊標記」測試圖。

  • 預失真圖表僅應與高度桶形變形(「魚眼鏡頭」)鏡頭搭配使用。與標準直線鏡頭搭配使用時,產生的影像將出現嚴重的枕形變形。由於目前尚無鏡頭能完全消除枕形畸變,因此我們並未使 Imatest 的自動偵測模組具備對抗枕形畸變的能力。
  • 對於 SFRplus ,可以透過在「更多設定」視窗中輸入「畸變參數」(圖表右下角的兩個數字)來獲得正確的畸變和視場角測量值,如下所述。 (eSFR ISO 目前尚不支援此功能。)
  • 預失真量無需精確計算,只要大致接近即可(這樣圖表影像看起來失真程度較低到中等)。
  • Imatest 的斜邊運算假設邊緣可以有一定的曲率。 (2017 年及更早版本的 ISO 12233 標準假設邊緣為直線。改進後的標準可以處理曲面邊緣,該標準即將推出。)


以下是一個嚴重桶形畸變影像的範例(來自 SFRplus 設定視窗)。自動 ROI 偵測功能確實有效,但 ROI 尺寸必須設定得非常小,以避免包含圖表邊緣或角落區域的長條圖,而影像的角落部分不會被納入分析。如果畸變程度更嚴重,SFRplus 很可能會完全失效。 重砲管範例

嚴重桶形變形(“魚眼”)圖像

(這張圖片其實是來自一張經過預先失真處理的圖表,但預失真程度並不理想。)

魚眼為了測量高度畸變魚眼鏡頭的性能,Imatest 提供了幾個預畸變圖表:這些圖表設計有內建的枕形畸變(桶形畸變的反義詞),以便用於 SFRplus 分析的圖像畸變相對較小。

魚眼鏡頭與普通(直線)鏡頭的差別在於物角Θ與像平面半徑r之間的映射關係。

對於直線透鏡, r = f tan Θ 。

對於典型的魚眼鏡頭,有幾種映射關係,但最常見的是r = f Θ 。

Imatest預失真圖表旨在針對特定的對角視場產生此映射的逆映射,並且在相當大的視場範圍內都能良好工作。無需完美校正。

Imatest提供標準預失真圖表以及可進行極端失真處理的自訂圖表(這意味著圖表中心高度可能遠小於邊緣高度,這可能會影響高解析度相機的測量結果)。預失真處理是Imatest 商店中 SFRplus 和 eSFR ISO 圖表的一個選用功能。

每張 SFRplus 圖表右側底部橫條下方都印有兩個淺灰色數字(因此不會影響測量結果)。第一個數字是最佳視場角的一半(以弧度為單位)。乘以 360/π 即可得到視場角(以度為單位)。例如,0.8333 對應於 95.5 度的視場角,適用於大約 85 度到 120 度的視場角。 (標準圖表適用於小於 85 度的視場角。)第二個數字是縮放因子,用於在 SFRplus 中獲得正確的畸變和視場角測量。這些數值應輸入到 SFRplus 的「更多設定」視窗中:

預先扭曲的圖表範例

所有噴墨列印和膠片 SFRplus、eSFR ISO 和棋盤格圖表均提供預變形版本。

1. SFRplus 正常畸變,視野角 85-120º

失真參數 = 0.833。

最佳視場角 = 95.5 °對角線。

可用視野範圍 = 85-120度。

圖中所示為 5x9 的正方形。

SFRplus_5x9_distort_4_1

2. SFRplus 額外畸變,適用於 120-150º 視野角

失真參數 = 1.167。

最佳視場角 = 134 °對角線。

 可用視野 = 120-150 o 。

圖中所示為5x7 的正方形。

SFRplus_5x7_distortplus_4_1

3. SFRplus 自訂畸變,最大視野角可達 160º
 
失真參數 = 1.4。

最佳視野 = 對角線 160 ° 。

可用視野≥150 ° 。

圖中所示為 5x7 的正方形。

影像邊緣的測量範圍無法超過 160 ° 。使用這些預先嚴重失真的圖表搭配高解析度相機時務必謹慎,因為圖表中心相對較小的高度會影響測量結果。請參閱圖表品質計算器中關於魚眼鏡頭的討論。

4. eSFR ISO 額外畸變,適用於 120-150º 視野角(圖中使用了額外的楔形鏡片)

最佳視場角 = 134 °對角線。

 可用視野 = 120-150 o 。

顯示的是增強版

注意:此功能目前尚無法進行精確的視場角或畸變計算。

任何版本的eSFR ISO圖表都可以用噴墨或 LVT 膠片介質製作,並可出現任何程度的失真。

esfr_iso_predistorted

5. 極端視場角的 SFRreg 圖表,顯示約 90 度(水平角)的 SFRreg 中心圖表,以及 90 度以外角度的單獨 SFRreg 圖表(總視場角可遠超 180º)。

注意:在Imatest 5.0 之前的版本中,此目標不會自動執行顏色、色調、雜訊、傾斜、旋轉、視場角或失真計算。除視場角和失真外,所有其他計算功能都將在 5.0 版本中新增。

SFRreg 中心色差圖旨在涵蓋視野範圍較大的攝影機(視野範圍可大於 180 ° )的中心 90 °區域。它需要與通常面向攝影機的其他單張 SFRreg 色差圖搭配使用。

下圖顯示了典型佈置的俯視圖。兩側的圖表通常代表位於攝影機視野角落(以及可能兩側)的兩個(或更多)圖表。更多詳情,請參閱SFRreg 說明。

SFRreg_arrangement_outer

右側顯示的是 SFRreg 設定窗口,該影像包含一個 SFRreg 中心圖和四個面向相機的外圍圖。視場角約 180 度。選擇了 19 個配準標記(中心圖 15 個;外圍圖 4 個)。

SFRreg_center_chart_90H

SFRreg 180 center outer setup

注意事項:

  1. 反射式噴墨圖表只有霧面,因為這些圖表的視角很廣,用半光澤圖表很難控制眩光(鏡面反射)。
  2. 由於變形,印刷變形圖表的寬高比與正常圖表不同。

您可以在Imatest 商店中選擇預失真圖表,方法是選擇可設定的噴墨列印圖表,然後使用「失真」下拉式選單。如果您在取得所需選項時遇到困難,請與我們聯絡。或者,您可以選擇SFRplus 汽車測試圖表。

使用預先失真的SFRplus圖表

影像的取景方式應與常規 SFRplus 圖表相同:頂部和底部橫條的上方和下方留出一些空白。圖案可以超出取景框的邊緣,或者取景框的邊緣可以超出影像的範圍。唯一的區別(對於 SFRplus 而言)在於,可以在 SFRplus 的「更多設定」視窗中輸入畸變參數(圖表右下角的兩個數字),以獲得正確的畸變和視場角測量。

SFRplus「更多設定」視窗的一部分,顯示了失真參數 (僅畸變率和視場角測量受到影響。)
SFRplus「更多設定」視窗的一部分,顯示了失真參數
(僅畸變率和視場角測量受到影響。)

您可以選擇幾種畸變計算模型之一(以上顯示最佳模型):3 階( r u = r d + kr d 3 ),5 階( r u = r d + h 1 r d 3 + h 2 r d 5 ) ,反正切/正切(通常最適合魚眼鏡頭) ,(5 階ALL 2-5 r 10 4 + h 4 r d 5 )。

除法畸變模型-可以使用多項式畸變的除法模型(如上圖所示的複選框),其中形如r u = rd + ∑ k n rd m的多項式畸變被替換為r u = rd /(1+ ∑ k n rd u ),其中u = m -1(例如,5 階變為u 1 = 2 + 2 + 4 + 2 + 14 2 月) 。對於嚴重桶形變形(魚眼鏡頭),除法模型通常比標準模型效果更好。

這是一張圖像和幾何形狀圖。請注意,此圖表並未完全校正畸變(實際上可能遠非完美),但結果完全在 SFRplus 的誤差範圍內。 MTF 測量範圍接近影像邊緣。 sfrplus_distorted_image_geo

預失真影像的影像和幾何圖

附錄:建立和預覽預扭曲圖表

雖然我們推薦您從Imatest 商店購買圖表*(我們的圖表符合最高品質標準),但我們也為客戶提供自行列印的功能。如果您打算自行列印,您需要一台照片級寬螢幕印表機(愛普生和惠普是領先的供應商),最好配備 12 色墨水(相比墨水數量較少的印表機,12 色墨水能呈現更平滑的灰階),並且需要精通 ICC 色彩管理。有關製作和列印 SVG(可縮放向量圖形)圖表的完整詳情,請參閱SVG 測試圖表。 *本頁上的圖表插圖未失真,但連結中包含可用於指定失真度的欄位。

testcharts_distorted_SFRplus
設定額外預失真圖表,5x7 方格,4:1 對比。

如果您需要確定相機系統的合適預畸變數(無論是用於您打算從商店訂購的圖表還是自行列印的圖表),您應該

您可以選擇最大為 π/2 的畸變參數,這對應於 180 度的視場角,但這完全不切實際,因為圖表中心會被完全壓縮。參數值約為 1.4,對應於 160.4 度(如上圖自訂畸變圖表 3 所示),這大約是實際可行的最大值。

測試圖表失真參數
帶有扭曲圖像預覽的預扭曲圖表設定窗口

您可以透過讀取一張包含可辨識直線的物件(場景)的失真影像,來預覽預失真效果(對於柱間距約為垂直視野 96% 的 SFRplus 圖表)。選擇正確的失真參數後,右側大圖中的線條將顯示為直線,如上圖所示。