Jak wykorzystać głębię ostrości na swoją korzyść
Głębia ostrości jest ważna dla uzyskania ostrego obrazu obiektu poddawanego inspekcji. Dzięki właściwemu wykorzystaniu głębi ostrości można zapewnić, że obiekt poddawany inspekcji będzie ostry, podczas gdy tło i pierwszy plan pozostaną nieostre. W ten sposób oprogramowaniu vision łatwiej rozpoznać obiekt.
Głębia ostrości jest ważnym czynnikiem, który można wykorzystać na swoją korzyść. W tym artykule wyjaśniono, czym jest głębia ostrości i jak ją wykorzystać.
Czym jest głębia ostrości?
Technicznie rzecz biorąc, głębia ostrości to odległość między najbliższym a najdalszym obiektem obrazu, który jest ostry podczas akwizycji. Na poniższym obrazie odległość robocza wynosi 250mm. Najbliższy obiekt względem obiektywu znajduje się w odległości 190 mm. Najdalszy obiekt znajduje się w odległości 250mm, a pomiędzy nimi znajduje się obiekt oddalony o 210mm od obiektywu.
Jeśli konfiguracja kamery ma małą głębię ostrości, na przykład 30mm, możliwe byłoby uzyskanie ostrości najbliższego i drugiego obiektu, ale najdalsza karta byłaby nieostra. Kontrolując głębię ostrości, można uzyskać ostrość wszystkich trzech elementów lub na przykład celowo rozmyć dwie z trzech kart.
Kontroluj głębię ostrości za pomocą przysłony
Przysłona obiektywu ma duży wpływ na wielkość głębi ostrości. Jeśli przysłona jest szeroko otwarta, na przykład F1.4 lub F2.0, głębia ostrości jest stosunkowo mała. W niektórych przypadkach (F1.4) głębia ostrości może wynosić zaledwie kilka milimetrów. Wszystko poza tym obszarem będzie nieostre. Jeśli przysłona jest prawie zamknięta, na przykład F16, głębia ostrości jest większa, a większość obrazu będzie ostra. Należy pamiętać, że po zamknięciu przysłony obraz stanie się ciemniejszy. Aby to skompensować, należy zwiększyć czas ekspozycji, wzmocnienie lub oświetlenie.
Przykład F1.4
Jak wspomniano wcześniej, duża przysłona (niska liczba F) spowoduje małą / płytką głębię ostrości. Mała głębia ostrości jest wymagana, jeśli na pierwszym planie lub w tle znajdują się obiekty, które chcesz rozmyć.
Zalety F1.4
- Bardzo wysoka czułość na światło (wymagany krótki czas ekspozycji i niewielkie lub zerowe wzmocnienie cyfrowe)
- Rozmycie obiektu na pierwszym planie lub w tle (łatwiejsze dla oprogramowania do przetwarzania obrazu)
Wady F1.4 - Mała głębia ostrości (ważne informacje mogą nie być ostre) lub IMX304 ma 4096x3000 pikseli.
Obraz po prawej stronie pokazuje, że karta przy 250mm jest ostra, karta przy 210mm nie jest już idealnie zogniskowana, a szczegóły mogą nie być wyraźne dla oprogramowania do przetwarzania obrazu. Karta przy 190mm jest jeszcze bardziej rozmyta i bezużyteczna.
Przykład F8
Jak wcześniej wspomniano, mała przysłona (wysoka liczba F) zapewnia większą głębię ostrości. Duża głębia ostrości jest wymagana, jeśli obiekt ma różne wysokości, które należy kontrolować. Ponadto jest ona również wymagana, jeśli masz wiele obiektów, które mogą znajdować się bliżej lub dalej od kamery. Większa głębia ostrości pozwoli uzyskać ostrość obu obiektów.
Zalety F8
- Duża głębia ostrości (większy obszar będzie ostry)
Wady F8 - Mniejsza światłoczułość (wymagany dłuższy czas ekspozycji lub większe wzmocnienie cyfrowe. Może być konieczne dodanie dodatkowego źródła światła)
- Trudniejsze rozmycie obiektów na pierwszym planie względem tła
Jak widać, karty w odległości 250 mm i 210 mm są akceptowalnie ostre. Karta w odległości 190 mm nadal jest rozmyta, ale nie tak bardzo jak w przykładzie F1.4. Utracone światło zostało skompensowane dłuższym czasem ekspozycji i wzmocnieniem cyfrowym. Dłuższy czas ekspozycji może powodować rozmycie ruchu w przypadku poruszających się obiektów. Wysoki poziom wzmocnienia cyfrowego spowoduje widoczną ziarnistość.
Wskazówki dotyczące pracy z głębią ostrości
- Czy głębia ostrości jest zbyt mała, ale przymknięcie przysłony nie wchodzi w grę? Spróbuj zwiększyć odległość między obiektem a kamerą. W takim przypadku liczba pikseli na milimetr zmniejszy się. Jeśli stanie się to problematyczne, wypróbuj obiektyw o większej ogniskowej.
- Dalsze przymykanie przysłony w celu uzyskania większej głębi ostrości spowoduje ciemniejsze obrazy. Skompensuj tę stratę, wydłużając czas ekspozycji, zwiększając wzmocnienie cyfrowe lub dodając dodatkowe źródło światła.
- Jeśli obiekt nie jest całkowicie ostry, spróbuj nieco przymknąć przysłonę. Wyższa liczba F zapewni większą głębię ostrości.
- Jeśli to możliwe, staraj się utrzymywać przysłonę poniżej F8. Jeśli przymkniesz przysłonę bardziej, pogorszy się również jakość obrazu z powodu rozdzielczości optycznej obiektywu (patrz obraz poniżej)
Przykład F16
W tym przykładzie użyliśmy F16. Przysłona była prawie całkowicie zamknięta. Wszystkie karty są równomiernie ostre, ale ogólna jakość obrazu nie jest tak dobra, jak można by oczekiwać. Uwaga: Wszystkie obrazy zostały skompresowane do internetu.
