相机杂散光的形成原理与解决方案

相机杂散光的形成原理与解决方案

杂散光是相机成像中常见的问题，它不仅会影响图像质量，还可能导致图像中出现不必要的物体信息。本文将为您详细介绍杂散光的形成原因及其影响，并提供几种有效的解决方案。

什么是杂散光？

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。

杂散光的形成

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。

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：

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：