Medición y corrección de distorsión geométrica

[Guillermo Luijk]

Quería hacer un ejercicio para medir la distorsión geométrica de una óptica para luego poder corregirla, y aprender un poco por el camino.

Para ello he ideado la siguiente carta (lo rojo y verde son los hipotéticos encuadres en cámaras 3:2 y 4:3, no aparecen en la carta):



La carta en alta resolución sería así:

http://guillermoluijk.com/lens/lens_distortion_chart.png


Su funcionamiento se basa en dos asunciones:
- La distorsión tiene simetría radial desde el centro de la imagen
- El usuario debe fotografiar la carta con la cámara perfectamente perpendicular, y ajustando los puntos de las flechas a las esquinas. Las otras líneas sirven de ayuda a centrar y nivelar la cámara.

Hecho resto se medirán sobre los datos RAW (canal G es el ideal) la localización de las transiciones blanco/negro (tendremos 20 muestras por radio que se promediarán reduciendo posibles errores).

Con las muestras se interpolará de forma suave una curva inversa que deshace la distorsión. Se tratará de una corrección radial, es decir todos los píxeles correspondientes a un mismo radio se alejarán/acercarán en la misma medida al centro de la imagen.

Probar si funciona es sencillo fotografiando un motivo con líneas rectas y ver qué tal las corrige.

Cómo lo veis?

Salu2

[Guillermo Luijk]

He hecho las primeras pruebas, aprendizajes rápidos:
- He sido un iluso imprimiendo a A4, de los objetivos que tengo solo el macro logra llenar la diagonal. Con un A3 todos los demás la llenarán.
- La carta es un infierno: acertar a ajustar las flechitas en las esquinas con tanteo es un coñazo porque requiere acercar/alejar la cámara y a la vez estar pendiente de la diagonal, así que voy a hacer otra que no requiera ese ajuste sino que se base en un requisito más sencillo: estar centrada y perpendicular a la cámara. Que los parches terminen en las esquinas o no será irrelevante (más trabajo de programación)

Por desgracia el objetivo macro es tan jodidamente rectilíneo que no hay nada que corregir en él:

http://guillermoluijk.com/misc/chart.jpg
Aquí superpongo los parches alejándose del centro vs acercándose y son todos iguales.

Pintando sus anchos en una gráfica:
http://guillermoluijk.com/misc/canonfd35mmmacro.png

Otro aprendizaje: hay cierto error en las medidas (las subidas/bajadas de la gráfica), así que quizá sea conveniente usar curvas de aproximación (tipo Bezier) en lugar de interpolación (splines) a la hora de construir el perfil corrector.

Salu2!

[Rafa18]

¿Has comprobado si la carta sufre algún tipo de distorsiónal imprimirse?

He visto más de una impresora que deforma la imágen alargándola mínimamente y aunque es algo irrelevante para el uso normal de la impresora quizás no lo sea para lo que quieres hacer.

[Guillermo Luijk]

No tiene pinta, los cuadrados se han impreso cuadrados, y se habrían hecho trapezoides. Pero puedo medirlos a ver. De todos modos no afectaría para obtener una curva suave.

Salu2!

[Guillermo Luijk]

Nueva carta: se lo pone más fácil al usuario: solo hay que centrarla bien en horizontal y vertical, y luego tratar de que entre el mayor número de franjas en las diagonales pero sin requisito de posición de las mismas (trasladamos esta dificultad al código responsable de analizarla):

http://guillermoluijk.com/lens/lens_dis ... chart2.png

Una ventaja de esta carta es que ya puestos podemos medir la distorsión en las 2 diagonales teniendo más muestras para promediar (=se reduce el error).

A ver si la puedo imprimir en A3 o sino en dos A4 pareados.

Salu2!

[Rafa18]

¿Y qué hay de aquello de fotografiar edificios con líneas rectas?

Darktable usa los perfiles de corrección de lente del proyecto Lensfun, lo mismo esto te interesa:

https://lensfun.github.io/calibration/


,

[Guillermo Luijk]

Calibrar una óptica con fotos de edificios es una idea muy ingeniosa, pero si miras el tutorial dicen que obtengas dos líneas, una en la periferia y otra a 1/3 del encuadre. Esto significa que para los radios pequeños (cercanos al centro de la imagen) no se tienen muestras de la distorsión así que la interpolarán linealmente hasta 0 desde el mayor radio suministrado por la imagen. Mi enfoque es un poco distinto, yo quiero recorrer toda la diagonal (dos diagonales realmente) con lo que puedo estimar cuánto distorsiona el objetivo para cualquier radio (distancia al centro de la imagen).

Un hándicap es que voy a enfocar a corta distancia, y por lo visto la distorsión puede cambiar (no creo que mucho) según la distancia a la que se enfoque, así que estaré calculando la corrección para distancia mínima. En realidad da igual porque lo hago como ejercicio para aprender cosas, ninguno de mis objetivos distorsiona mucho (si puedo lo haré con el ultraangular del móvil, que ése sí que distorsiona la de Dios).

Salu2!

[Guillermo Luijk]

He probado la nueva carta con el Canon FD 24mm asumiendo que sería mi objetivo de mayor distorsión, pero aún así tiene muy poca. Yéndonos al peor escenario posible (línea recta en un lado del encuadre), se tiene esto:

http://guillermoluijk.com/misc/dist24mm.jpg


El caso es que solo tengo objetivos de la era analógica (lástima no tener ya el Zuiko 12mm, sería perfecto), donde la corrección en el dominio óptico era primordial porque no se podían corregir. Sí le he sacado un punto interesante al análisis de la captura de la carta:

http://guillermoluijk.com/misc/capturacarta.png


Y es que lo que a simple vista difícilmente se ve, cuando lo analizas numéricamente te permite ver con lupa todas las miserias: este objetivo tiene una muy leve distorsión en mostacho (en el centro de la imagen hace barril, en radios intermedios pasa a cojín y en la periferia de nuevo barril), de las que son muy complicadas de eliminar si no se hace una corrección específica para él o como poco parametrizable:

http://guillermoluijk.com/misc/bandas.png

Para entender la gráfica anterior hay que darse cuenta de que no se está dibujando la distorsión tal y como se vería en una foto, sino reconstruyendo el comportamiento del objetivo para sujetos a distintas distancias del centro (radios). Incluyo abajo la diagonal de la captura con las 44 bandas medidas; la gráfica muestra el ancho en píxeles del RAW de estas bandas. Las bolitas son las medidas (44 valores) y en rojo una curva de aproximación suave que sería la que se usará para deshacer la distorsión. No es perfectamente simétrica quizá por la imperfección al hacer la captura, que el objetivo tiene cierto descentramiento, o las dos cosas. En cualquier caso para la corrección final aplicaré un promedio de las medidas de las 4 semi-diagonales lo que eliminará mucho error de captura si lo había.

Mejora de la carta: numerar las bandas para saber cuál es cuál.

Salu2!

[scono]

Con tal background vas a confluir en diseñarte una lente para después buscar algún fabricante de telescopios que te la realice. Si es así, suerte con eso. Yo no logro encontrar un fabricante de dispositivos industriales que me fabrique una normalita columna de base triangular y brazo simple de movimiento lineal restringido.
PE: Papá me la habría hecho por pura diversión...

[clemenrl]

Con tal background vas a confluir en diseñarte una lente para después buscar algún fabricante de telescopios que te la realice. Si es así, suerte con eso. Yo no logro encontrar un fabricante de dispositivos industriales que me fabrique una normalita columna de base triangular y brazo simple de movimiento lineal restringido.
PE: Papá me la habría hecho por pura diversión...

Y no la pueden hacer con impresion 3d? Hoy dia con estas impresoras hacen de todo...

Enviat des del meu SM-A505FN usant Tapatalk

[scono]

Con tal background vas a confluir en diseñarte una lente para después buscar algún fabricante de telescopios que te la realice. Si es así, suerte con eso. Yo no logro encontrar un fabricante de dispositivos industriales que me fabrique una normalita columna de base triangular y brazo simple de movimiento lineal restringido.
PE: Papá me la habría hecho por pura diversión...

Y no la pueden hacer con impresion 3d? Hoy dia con estas impresoras hacen de todo...

[scono]

Con tal background vas a confluir en diseñarte una lente para después buscar algún fabricante de telescopios que te la realice. Si es así, suerte con eso. Yo no logro encontrar un fabricante de dispositivos industriales que me fabrique una normalita columna de base triangular y brazo simple de movimiento lineal restringido.
PE: Papá me la habría hecho por pura diversión...

Y no la pueden hacer con impresion 3d? Hoy dia con estas impresoras hacen de todo...

Me disculpo por el desvío. No la sigo para conservar el hilo.