اصلاح توام نقص ابيراهي لنز دوربين و خطاي خروج از مركز تصوير با بهره گيري از مدل اصلاح شده زرنيك

Blind correction of camera lens aberration and de-centering error using modified Zernike model

كاهش كيفيت تصوير در يك سامانه اپتيكي تابع پارامتر هاي متفاوتي مي تواند باشد. برخي از اين پارامتر ها عبارتند از: ابيراهي لنز، خطاي رقمي سازي و خطاي مونتاژ سامانه. در حوزه خطاي مونتاژ معمولا دو نوع خطاي كلي در نظر گرفته مي شود: 1) عدم متعامد بودن پرده تصوير و محور اپتيكي كه اغلب در قالب خطاي prism از آن نام برده مي شود. 2) خطاي عدم عبور محور اپتيكي لنز از مركز تصوير كه تحت عنوان خطاي خروج از مركز تصوير (de-centering) از آن ياد مي شود. از اين ميان مقاله حاضر قصد دارد تا به مطالعه ابيراهي لنز پرداخته و نقص ابيراهي آن را تواما با خطاي خروج از مركز اصلاح و جبران كند. براي اين منظور ابيراهي هاي زايدل در قالب مومنت هاي اصلاح شده زرنيك مبتني بر چند جمله اي چبيشف نوع دوم به صورت توابع مجزا روي فضاي كارتزين بازنويسي مي گردند. سپس مومنت هاي بازنويسي شده به گونه اي اصلاح مي گردند كه با در نظر گرفتن خطاي خروج از مركز، تابع ابيراهي فاز را نيز مدل كنند. نهايتا ضرايب مدل معرفي شده جهت تخمين در دو كلاس متقارن و نامتقارن دسته بندي مي شوند. سپس اين ضرايب با بهره گيري از آناليز چند طيفي تخمين زده مي شوند. جهت تخمين ضرايب جملات متقارن از آناليز tri-coherence و براي ضرايب جملات نامتقارن از آناليز bi-coherence استفاده شده است. نتايج آزمايشگاهي دقت و بازدهي راه كار پيشنهادي را تاييد مي كنند.

Reduction of the quality of the image formed by an optical system is a function of different parameters such as lens aberrations, CCD digitization errors, and the errors of system assembling. Assembling errors usually consist of two types: 1) the prism error, which is the error of non-orthogonality of the optical axis and the image plane 2) the de-centering error, which is error of not passing the lens optical axis through the center of the image plane. This paper attempts to correct the blind of the lens aberration and the de-centering error. To this end, Seidel aberrations are rewritten in the form of the modified Zernike moments based on the second kind Chebyshev polynomials as discrete functions on the Cartesian space. Then, the modified moments reformulated to model de-centered phase aberration function by considering the de-centering error. Finally, the model parameters are divided into two classes of symmetric and asymmetric ones. Then, these parameters are estimated through poly-spectral analysis, i.e., bi-coherence and tri-coherence analysis, respectively. Experimental results confirm the accuracy and efficiency of the proposed solution.