技术笔记11-相机中杂散光的形成以及如何最小化其影响

编辑:Sophia.feng 时间: 2024-10-2

不同的行业使用不同的术语来描述杂散光。常见的术语包括鬼影(ghost)、眩光(veiling glare)、杂散光(stray light)、镜头光晕(lens flare)、图像眩光(image glare)、散射光(scattering light)等。杂散光的存在可能会降低图像质量,并在图像中产生不必要的物体信息。在本文中,让我们来了解一下什么是杂散光以及如何最小化其影响。

杂散光介绍

杂散光是指外部光源进入镜头并与内部组件相互作用时产生的。这种非成像光不会沿着预定路径直接传递,而是在镜头内部反射。非成像光会被镜头组件、光圈甚至传感器的一部分反射,并在光学元件外壳上散射,导致镜头上出现伪影。如下图所示:

杂散光的形成

来源1:镜头元件
镜头元件越多,图像中出现的杂散光就越多。
来源2:焦距
定焦镜头比变焦镜头产生的镜头杂散光更少,因为变焦镜头有额外的内部表面,进入镜头的光线可以在这些表面上反射。此外,焦距越小,杂散光干扰越少,广角镜头在暴露于强光源时通常具有更强的抗眩光能力。
来源3:强光源
强光源以斜角进入镜头时,可能会在镜头表面反射,导致散射光在图像中形成可见的图案。

如何降低杂散光影响

方法 1:使用遮光罩
遮光罩可以帮助防止杂散光进入镜头。
方法 2:选择定焦镜头
定焦镜头的镜片元素比变焦镜头少,镜片元素越少,光线在镜头内部散射和反射的机会就越少。
方法 3:在镜头表面使用防反射涂层
使用涂层有助于减少光线反射。

ToF相机中杂散光现象示例

杂散光在确定的镜头元素中总是存在的。当杂散光对被测物体影响较小时,人眼无法观察到差异。杂散光对被测物体的影响可以通过观察IR图像和点云图像,如下图所示:

当杂散光对被测物体的影响过大时,人眼可以明显地从IR图像中看到同一位置的IR值增加,被测物体变得更亮。被测物体的影响如下IR图像和点云图像所示:


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