Программная компенсация эффектов хроматической аберрации на цветных фотографиях

Волкова М.А., Иванова А.А., Луцив В.Р., Недошивина Л.С.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Волкова М.А., Иванова А.А., Луцив В.Р., Недошивина Л.С. Программная компенсация эффектов хроматической аберрации на цветных фотографиях // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 12. С. 21–28. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-12-21-28

Volkova M.A., Ivanova A.A., Lutsiv V.R., Nedoshivina L.S. Software compensation of chromatic-aberration effects on color photographs [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2019. V. 86. № 12. P. 21–28. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-12-21-28

Ссылка на англоязычную версию:

M. A. Volkova, A. A. Ivanova, V. R. Lutsiv, and L. S. Nedoshivina, "Software compensation of chromatic-aberration effects on color photographs," Journal of Optical Technology. 86(12), 763-768 (2019). https://doi.org/10.1364/JOT.86.000763

Аннотация:

Предложен метод улучшения изображений, сформированных объективами с хроматической аберрацией. При этой аберрации фокусное расстояние объектива зависит от длины волны, поэтому изображение, сфокусированное в одном цветовом диапазоне, может быть расфокусировано и иметь отличающийся масштаб в другом, что приводит к дефокусировке снимка и появлению радужных окантовок на границах объектов. Описана коррекция таких искажений путём приведения изображений в красном, зелёном и синем цветовых каналах к одному масштабу и переноса высших гармоник локально вычисляемого пространственного спектра Фурье из более сфокусированных каналов в менее сфокусированные. Это также позволяет увеличить глубину резкости снимка. Работоспособность предложенного метода подтверждена практически выполненными экспериментами.

Ключевые слова:

продольная хроматическая аберрация, хроматизм увеличения, глубина резкости, комплексная спектрограмма, расфокусировка изображения, калибровка оптической системы

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ и частично при государственной поддержке ведущих университетов РФ (субсидия 074-U01). Мы также выражаем благодарность госпоже Ольге Безымянных за помощь в построении программных моделей.

Коды OCIS: 080.0080, 080.1010, 100.0100, 100.2000, 110.6980

Список источников:

1. Бегунов Б.Н., Заказнов Н.П. Теория оптических систем. М.: Машиностроение, 1973. 488 с.
2. Чуриловский В.Н. Теория оптических приборов. Л.: Машиностроение, 1966. 565 с.
3. Tisse C.-L., Nguyen H. P., Tessières R., Pyanet M., Guichard F. Extended depth-of-field using sharpness transport across color channels // Proc. SPIE. 2008. V. 7061. P. 706105-1–706105-12.
4. Волкова М.А., Луцив В.Р. Использование эффекта продольной хроматической аберрации для измерения расстояний по единственной фотографии // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 2. C. 251–257. doi:10.17586/2226-1494-2016-16-2-251-257.
5. Волкова М.А., Луцив В.Р. Использование эффекта продольной хроматической аберрации для измерения расстояний по единственной фотографии // Труды XII международной конференции «Прикладная оптика–2016». 14–18 ноября 2016 г. Санкт-Петербург, Российская Федерация. Т. 1. С. 80–85.
6. Волкова М.А., Иванова А.А., Луцив В.Р., Недошивина Л.С. Использование эффекта продольной хроматической аберрации для измерения расстояний по единственной цветной фотографии // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 1. С. 52–59.
7. Гальперн Д.Ю. Определение частотно-контрастной характеристики оптических систем, имеющих хроматические аберрации, и выбор вида коррекции хроматизма // ОМП. 1964. № 9. С. 18–23.
8. Бурсов М.В. Компьютерное моделирование формирования цветного изображения на матричных ПЗС-приемниках // Дисс. на соискание учений степени канд. техн. наук. Санкт-Петербург: СПбГИТМО(ТУ), 2003. 111 с.
9. Коррекция искажений, вносимых объективом // https://www.cambridgeincolour.com/ru/tutorials-ru/lens-corrections.htm (посещение 20 августа 2019 г.).
10. Клосковски М. Высший пилотаж в Photoshop CS2. М.: НТ Пресс, 2006. 480 с.
11. Kanaev A.V., Kutteruf M.R., Yetzbacher M.K., Deprenger M.J., Novak K.M. Imaging with multispectral mosaic-array cameras // Applied Optics. 2015. V. 54. P. F149–F157.
12. Kanaev A.V. Compact full-motion video hyperspectral cameras: development, image processing, and applications // Proc. of SPIE. 2015. V. 9649. P. 96490R1–96490R7.
13. Thorlabs. CMOS Cameras: USB 2.0 and USB 3.0 // https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=4024 (посещение 20 августа 2019 г.).
14. Lutsiv V., Malashin R., Nedoshivina L. Enhancing the spatial resolution of video frames for increasing the efficiency of image classification // 3-rd Saint-Petersburg Algorithm Workshop (SPbAW-2018). Saint-Petersburg. 28-th May 2018. P. 30–40.