Informationsverschiebung

Welche Rolle spielt Verzeichnung beim Objektivkauf

Bei vielen Objektiven tritt bei der Abbildung eine Verzerrung des Bildfeldes auf, die sogenannte Verzeichnung. Diese kann das Abbildungsergebnis und die eventuelle Auswertung des Bildes beeinflussen. Während die meisten Aberrationen Informationen vermischen und dadurch ein unscharfes Bild erzeugen, wird durch Verzeichnung die Bildinformation lediglich an die falsche Stelle verschoben. Somit entsteht in der Regel kein Informationsverlust und die Verzeichnung eines Bildes kann theoretisch herausgerechnet werden, was allerdings Zeit und Rechenleistung kostet. Daher ist es sinnvoll, schon bei der Objektivauswahl auf die Verzeichnung zu achten.

 Die geometrische Verzeichnung beschreibt den Abstand zwischen der Position, an der sich die Punkte in einem verzeichneten befinden (schwarze Punkte) und der Position an der sie sich in einem perfekten System befinden w?rden (rote Kreise). (Bild: Edmund Optics GmbH)

Die geometrische Verzeichnung beschreibt den Abstand zwischen der Position, an der sich
die Punkte in einem verzeichneten befinden (schwarze Punkte) und der Position an der sie sich in einem perfekten System befinden würden (rote Kreise). (Bild: Edmund Optics GmbH)

Im Grunde gibt die Verzeichnung an, wie sich die Vergrößerung auf dem Bildfeld bei einem festen Arbeitsabstand ändert. Sie darf nicht verwechselt werden mit der Parallaxe, die eine Änderung der Vergrößerung in Abhängigkeit des Arbeitsabstandes bezeichnet. Die Verzeichnung steigt mit der Feldhöhe an und ist daher bei Objektiven mit großen Bildfeldern (kurzer Brennweite) am stärksten. Sie wird durch das optische Design eines Objektivs bestimmt, ist unabhängig von der Blende, aber abhängig von der verwendeten Beleuchtungswellenlänge und dem Arbeitsabstand. Aufgrund dieser Abhängigkeiten sollte das Objektiv bei der Eliminierung der Verzeichnung durch entsprechende Algorithmen immer in seiner jeweiligen Anwendung betrachtet werden. Nur so kann eine höchstmögliche Genauigkeit erreicht werden und der Einfluss aller Systemparameter einbezogen werden. Bei einfachen Linsen gibt es zwei Hauptverzeichnungstypen: die positive, tonnenförmige Verzeichnung und die negative, kissenförmige Verzeichnung. Die Begriffe tonnenförmig und kissenförmig beziehen sich auf die Form, die ein rechteckiges Feld annimmt, wenn es durch diese Verzeichnungstypen verändert wird. Typischerweise bleiben in einem Bildverarbeitungssystem etwa zwei bis drei ProzentVerzeichnung unbemerkt, sofern keine Messalgorithmen angewandt werden.

 a) (links) Tonnenf?rmige Verzeichnung bei einem 35mm Objektivsystem. Der Verzeichnungsgrad ist f?r alle analysierten Wellenl?ngen beinahe identisch. b) (rechts) Komplexe Verzeichnung: Es tritt sowohl negative als auch positive Verzeichnung auf. Die veschiedenen Wellenl?ngen weisen unterschiedliche Verzeichnungsgrade auf. (Bild: Edmund Optics GmbH)

a) (links) Tonnenförmige Verzeichnung bei einem 35mm Objektivsystem. Der Verzeichnungsgrad ist für alle analysierten Wellenlängen
beinahe identisch. b) (rechts) Komplexe Verzeichnung: Es tritt sowohl negative als auch positive Verzeichnung auf. Die veschiedenen Wellenlängen weisen unterschiedliche Verzeichnungsgrade auf. (Bild: Edmund Optics GmbH)

Verzeichnungskurven

Verzeichnungskurven helfen die Verzeichnung in einem System zu verstehen und durch entsprechende Algorithmen zu eliminieren. In Bild 2a ist eine negative/tonnenförmige Verzeichnung bei einem 35mm Objektivsystem zu sehen. In diesem speziellen Beispiel ist der Verzeichnungsgrad für alle analysierten Wellenlängen beinahe identisch. Wellenlängenbedingte Probleme sind daher nicht vorhanden. In Bild 2b dagegen treten bei den verschiedenen Wellenlängen unterschiedliche Verzeichnungsgrade auf. Des Weiteren tritt bei diesem Objektiv sowohl negative als auch positive Verzeichnung auf und es ist ersichtlich, dass die Verzeichnung nicht linear über dem Bild verläuft. Dieser Verzeichnungstyp wird als wellenförmige oder komplexe Verzeichnung bezeichnet und kommt häufig bei Objektiven mit sehr geringer Verzeichnung vor, beispielsweise bei Mess- oder Kalibrierobjektiven oder telezentrischen Objektiven.

 a) (links) Tonnenf?rmige Verzeichnung bei einem 35mm Objektivsystem. Der Verzeichnungsgrad ist f?r alle analysierten Wellenl?ngen beinahe identisch. b) (rechts) Komplexe Verzeichnung: Es tritt sowohl negative als auch positive Verzeichnung auf. Die veschiedenen Wellenl?ngen weisen unterschiedliche Verzeichnungsgrade auf. (Bild: Edmund Optics GmbH)

a) (links) Tonnenförmige Verzeichnung bei einem 35mm Objektivsystem. Der Verzeichnungsgrad ist für alle analysierten Wellenlängen
beinahe identisch. b) (rechts) Komplexe Verzeichnung: Es tritt sowohl negative als auch positive Verzeichnung auf. Die veschiedenen Wellenlängen weisen unterschiedliche Verzeichnungsgrade auf. (Bild: Edmund Optics GmbH)

TV-Verzeichnung

In den Objektivdatenblättern wird Verzeichnung entweder als radiale oder geometrische Verzeichnung oder als TV-Verzeichnung angegeben. Die geometrische Verzeichnung beschreibt den Abstand zwischen der Position, an der sich die Punkte in einem verzeichneten Bild befinden und der Position an der sie sich in einem perfekten System befinden würden. In der Praxis lässt sich dieser Abstand mithilfe eines Punktrasters bestimmen (Bild 1). Die Verzeichnung kann dann mit Gleichung (1) berechnet werden.

(1)

Zur Berechnung der TV-Verzeichnung anhand der Gleichung (2) wird der Höhenunterschied zwischen der Ecke eines abgebildeten Quadrates und dem Rand des Quadrates in der Bildmitte verwendet oder anders ausgedrückt die Durchbiegung einer geraden Linie am oberen Bildrand (Bild 3).

(2)

Anders als bei der radialen Verzeichnung, bei der der Verzeichnungswert bei maximaler Feldhöhe des größtmöglichen Sensorformates angegeben wird, ist bei der TV-Verzeichnung im Grunde die geometrische Verzeichnung an einem Feldpunkt angegeben, der nicht bei der maximalen Feldhöhe liegt. Dieser Wert ist kleiner als der radiale Verzeichnungswert und somit irreführend, da an anderen Bildstellen die Verzeichnung wesentlich größer sein kann. Bei der Auswahl und Beurteilung eines Objektivs sollte also unbedingt darauf geachtet werden, welche Verzeichnungsart angegeben ist. Die geometrische Verzeichnung ist aussagekräftiger und daher dem TV-Wert vorzuziehen.

 Links ist eine tonnenf?rmige und rechts eine kissenf?rmige Verzeichnung dargestellt.Zur Berechnung der TV-Verzeichnung wird der H?henunterschied zwischen der Ecke eines Quadrates und dem Rand des Quadrates in der mitte verwendet. (Bild: Edmund Optics GmbH)

Links ist eine tonnenförmige und rechts eine kissenförmige Verzeichnung dargestellt.Zur Berechnung der TV-Verzeichnung wird der Höhenunterschied zwischen der Ecke eines Quadrates und dem Rand des Quadrates in der mitte verwendet. (Bild: Edmund Optics GmbH)

Informationsverschiebung
Bild: Edmund Optics GmbH


Das könnte Sie auch interessieren

A $50,000 Camera you Already Own

Conventional cameras capture images using only three frequency bands (red, blue, green), while the full visual spectrum is a much richer representation that facilitates a wide range of additional and important applications. A new technology allows conventional cameras to increase their spectral resolution, capturing information over a wide range of wavelengths without the need for specialized equipment or controlled lighting.

Anzeige
Inspired by the Kinect

Although different 3D cameras and scanners have existed for some time, present solutions have been limited by several unwanted compromises. If you wanted high speed, you would get very low resolution and accuracy (e.g. Time-of-Flight cameras and existing stereo vision cameras, which despite being fast typically have resolution in the millimeter to centimeter range). If you wanted high resolution and accuracy, you would typically get a camera that was slow and expensive (e.g. the high accuracy scanners).

www.zividlabs.com

Anzeige
4. VDI-Fachkonferenz ‚Industrielle Bildverarbeitung‘

Vom 18. bis 19. Oktober veranstaltet der VDI die nunmehr 4. Fachkonferenz zum Thema ‚Industrielle Bildverarbeitung‘ im Kongresshaus Baden-Baden. In 19 Fachvorträgen werden u.a. die Schwerpunktthemen Automation in der Robotik mit 3D-Bildverarbeitung, Oberflächeninspektion und Bildverarbeitung in der Nahrungsmittelindustrie und intelligenten Logistik behandelt.

www.vdi-wissensforum.de

Anzeige
Low Noise SWIR-Camera with 400fps

C-Red 2 is an ultra high speed low noise camera designed for high resolution SWIR-imaging based on the Snake detector from Sofradir. The camera is capable of unprecedented performances up to 400fps with a read out noise below 30 electrons. To achieve these performances, it integrates a 640×512 InGaAs PIN Photodiode detector with 15m pixel pitch for high resolution, which embeds an electronic shutter with integration pulses shorter than 1μs. The camera is capable of windowing and multiple ROI, allowing faster image rate while maintaining a very low noise.

www.first-light.fr

Anzeige
Whitepaper: Sechs Kriterien für den optimalen Bildsensor

Ob Automatisierung, Mensch-Maschine-Kollaboration in der Robotik oder selbstfahrende Autos – die Auswahl des richtigen Sensors hängt stark von der Applikation und dem gewünschten Output ab. Diese 6 Faktoren helfen Ihnen dabei, den passenden Sensor für Ihre Applikation zu finden!

imaging.framos.com

Anzeige
Metrologic Anwendertreffen 2017

Vom 17. bis 18. Oktober veranstaltet die Metrologic Group ihr diesjähriges Anwendertreffen in Uhingen. Bei den zahlreichen Anwendervorträgen und der Hausmesse sind auch Messtechnik Firmen wie Creaform, Faro, Hexagon, Kreon und Wenzel vertreten. Anmeldeschluss ist bereits der 4. Oktober.

www.metrologic.frNEUIGKEITENNeuigkeiten