Энергоинформ /
Новости
/ Новости мира Технологий за 2011 год /
Российские ученые разработали технологию сверхчетких цифровых снимков
15.03.2011. Российские ученые разработали технологию сверхчетких цифровых снимков
Ученые из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) разработали
простой алгоритм устранения дефектов изображений, связанных с дисторсией фотообъективов.
Полуавтоматический процесс обработки изображения обладает высокой точностью —
0,03 пикселя, и занимает всего несколько минут.
Каким бы качественным ни был объектив фотоаппарата, но если поднести
его вплотную, скажем, к лицу человека, то часть лица получится раздутой,
например, нос, а часть сожмется, например, щеки. Этот оптический дефект называется
дисторсией, или проще говоря, искривлением линий, и возникает из-за неидеальности
оптической системы. По виду дисторсионные искажения делятся на два вида —
бочкообразная и подушкообразная дисторсия. Проблема ее компенсации актуальна
во многих областях — в фотограмметрии (например, в картографии
и геодезии), в задачах, связанных с компьютерным зрением, а также
в физических измерениях, использующих цифровую регистрацию информации (например,
в исследованиях потоков в газах и жидкостях).
Чаще всего для определения дисторсии используют калибровочный объект, состоящий
из набора отдельных реперных точек. Он фотографируется, и по соответствию
координат точек фотографии и объекта определяется величина дисторсии. Но в этом
случае измерения проводятся не сплошь по всему пространству кадра, а в небольшом
количестве точек, после чего результаты измерений аппроксимируются на все изображение
в целом. Научные сотрудники ФИАН Александр Крайский и Татьяна Миронова
задались целью разработать простой алгоритм определения дисторсии сразу на всем
пространстве кадра.
«В нашем алгоритме, — рассказывает руководитель работы кандидат
физико-математических наук Александр Крайский, — в основу которого
положен корреляционный метод обработки изображения, выявляется центр тяжести смещения.
Для этого мы используем плоское изображение случайного распределения черных
и белых точек, реализованное в любом графическом формате, например, BMP.
Это наш калибровочный объект. Отображаем его на плоскость и фотографируем
получившуюся картину тестируемой камерой. Затем фотография сравнивается с содержимым
исходного графического объекта для небольшой окрестности любой точки кадра и определяется,
насколько среднее значение положения картинки смещено относительно координат на оригинале.
После обработки всего кадра на выходе получается величина дисторсионного смещения
в каждой точке».
Для проверки работоспособности разработанного метода ученые откалибровали ряд цифровых
фотоаппаратов и сменных объективов.
«Видимо, при наличии зума, то есть возможности изменения фокусного расстояния, —
делится Александр Крайский, — нельзя сделать бездисторсионный объектив.
Дисторсия зависит от фокусного расстояния, например, при малом фокусном расстоянии
она большая и, как правило, бочкообразная. При увеличении фокусного расстояния
она уменьшается и даже может стать подушкообразной».
Для разных объективов дисторсия ведет себя по-разному. Вследствие этого и компенсация
искажения должна быть индивидуальной для каждого объектива.
«Компенсировать дисторсию очень просто, — говорит Татьяна Миронова, —
для этого мы определяем матрицу смещений и с ее помощью делаем
обратное преобразование, то есть узнаем размер смещения и смещаем участок
изображения в обратную сторону — получается исправленная картинка».
Источник: CyberSecurity
