국내 시판 안경렌즈의 성능 분석 및 설계

김세진,임현선 한국안광학회 2010 한국안광학회지 Vol.15 No.4

Purpose: Analysis performance for spectacle lens which sales in domestic market and optimization design a spectacle lens which is corrected aberration. Methods: Measured center thickness, radius and aspherical surface coefficient for spherical and aspherical lenses which were ±5.00D. Refractive index for every lens was 1.6 and they came from 4 different companies. I used 3 types of equipment to measure lenses. ID-F150 (Mitutoyo): Center Thickness, FOCOVISION (SR-2, Automation Robotics):Radius, PGI 1240S (Taylor Hobson):Aspherical surface coefficient. Designed a lens which had 27 mm of distance from lens rear surface to center of eye, 4 mm of pupil diameter and small aberration on center vision 30oC. To shorten axial distance compared with the measured lens rise merits for cosmetic. Lens Design tool was CODE V (Optical Research Associates). Results: -5.00D aspherical lens had somewhat high astigmatism and distortion compared with the spherical lens. But it had a merit for cosmetic because of short axial height and decrease edge thickness. Improved a performance of distortion and ascertain merits for cosmetic due to short axial height and decrease edge thickness same as (-) lens in case of +5.00 aspherical lens. Though an optimization process front surface aspherical lens had a good performance for astigmatism and distortion and the merit for beauty compared with measured spherical lens. Conclusions: Design trend for domestic aspherical lens is decrease axial height and thickness to increase a merit for cosmetic not but increase performance of aberration. From design theory for optimization design front surface aspherical spectacle lens which has improved performance of aberration and merit for cosmetic at the same time compared with the measured lens. Expect an improved performance from design back aspherical lens compared with front aspherical lens. 목적: 국내에서 시판되는 안경렌즈의 성능을 분석하고 최적화 설계로 수차가 보정된 안경렌즈를 설계하였다. 방법: 굴절률 1.6의 재질을 갖는 4개 회사의 ±5.00D의 구면 렌즈와 비구면 렌즈의 중심두께, 곡률반경, 비구면 계 수를 측정하였다. Mitutoyo사의 ID-F150으로 중심두께를 측정하였고, Automation Robotics사의 FOCOVISION(SR-2)를 이용하여 곡률반경을 측정하였다. 비구면 계수는 Taylor Hobson사의 PGI 1240S로 측정하였다. 렌즈 후면부터 눈의 회선점까지의 거리 27mm, 동공직경 4mm, 중심시야 30o에서 적은 양의 수차를 갖는 안경렌즈를 설계하였다. 측정 렌즈보다 Axial height를 짧게 함으로써 미용 상의 이점을 높였다. 설계에는 ORA사의 Code V를 이용했다. 결과: -5.00D 비구면 렌즈는 구면 렌즈보다 비점수차와 왜곡수차는 약간 크게 나타났으나 Axial height가 짧고 가 장자리 두께가 감소하여 미용 상의 장점이 있다. +5.00D 비구면 렌즈는 왜곡수차의 성능이 향상되고 (-)렌즈와 마 찬가지로 Axial height와 중심두께의 감소로 미용 상의 장점을 확인하였다. 최적화 과정을 통한 전면 비구면 렌즈는 비점수차와 왜곡수차가 측정 구면 렌즈보다 좋은 성능과 미용 상의 장점을 확인할 수 있다. 결론: 국내에서 시판되 는 비구면 렌즈는 수차의 성능보다는 미용 상의 장점을 키우는 Axial height의 감소와 두께의 감소에 주안점을 둔 전면 비구면 설계가 이뤄지고 있다. 최적화 설계이론을 통해 측정렌즈보다 향상된 수차성능과 미용 상의 이점을 모 두 갖는 전면 비구면 안경렌즈의 설계를 하였다. 후면 비구면 렌즈의 설계를 통해 전면 비구면 렌즈보다 향상된 성 능을 얻을 수 있음을 기대할 수 있다.

Study on Distortion Compensation of Underwater Archaeological Images Acquired through a Fisheye Lens and Practical Suggestions for Underwater Photography - A Case of Taean Mado Shipwreck No. 1 and No. 2 -

Jung, Young-Hwa,Kim, Gyuho,Yoo, Woo Sik The Korean Society Of Conservation Science For Cul 2021 보존과학회지 Vol.37 No.4

Underwater archaeology relies heavily on photography and video image recording during surveillances and excavations like ordinary archaeological studies on land. All underwater images suffer poor image quality and distortions due to poor visibility, low contrast and blur, caused by differences in refractive indices of water and air, properties of selected lenses and shapes of viewports. In the Yellow Sea (between mainland China and the Korean peninsula), the visibility underwater is far less than 1 m, typically in the range of 30 cm to 50 cm, on even a clear day, due to very high turbidity. For photographing 1 m x 1 m grids underwater, a very wide view angle (180°) fisheye lens with an 8 mm focal length is intentionally used despite unwanted severe barrel-shaped image distortion, even with a dome port camera housing. It is very difficult to map wide underwater archaeological excavation sites by combining severely distorted images. Development of practical compensation methods for distorted underwater images acquired through the fisheye lens is strongly desired. In this study, the source of image distortion in underwater photography is investigated. We have identified the source of image distortion as the mismatching, in optical axis and focal points, between dome port housing and fisheye lens. A practical image distortion compensation method, using customized image processing software, was explored and verified using archived underwater excavation images for effectiveness in underwater archaeological applications. To minimize unusable area due to severe distortion after distortion compensation, practical underwater photography guidelines are suggested.

사진측량과 컴퓨터비전 간의 카메라 렌즈왜곡 변환

홍송표,최한승,김의명 한국측량학회 2019 한국측량학회지 Vol.37 No.4

Photogrammetry and computer vision are identical in determining the three-dimensional coordinates of images taken with a camera, but the two fields are not directly compatible with each other due to differences in camera lens distortion modeling methods and camera coordinate systems. In general, data processing of drone images is performed by bundle block adjustments using computer vision-based software, and then the plotting of the image is performed by photogrammetry-based software for mapping. In this case, we are faced with the problem of converting the model of camera lens distortions into the formula used in photogrammetry. Therefore, this study described the differences between the coordinate systems and lens distortion models used in photogrammetry and computer vision, and proposed a methodology for converting them. In order to verify the conversion formula of the camera lens distortion models, first, lens distortions were added to the virtual coordinates without lens distortions by using the computer vision-based lens distortion models. Then, the distortion coefficients were determined using photogrammetry-based lens distortion models, and the lens distortions were removed from the photo coordinates and compared with the virtual coordinates without the original distortions. The results showed that the root mean square distance was good within 0.5 pixels. In addition, epipolar images were generated to determine the accuracy by applying lens distortion coefficients for photogrammetry. The calculated root mean square error of y-parallax was found to be within 0.3 pixels. 사진측량과 컴퓨터비전 분야는 카메라에서 촬영된 영상에서 3차원 좌표를 결정하는 것은 동일하지만 두 분야는 카메라 렌즈왜곡 모델링 방법과 카메라 좌표계의 차이점으로 인하여 서로 간에 직접적인 호환이 어렵다. 일반적으로 드론 영상의 자료처리는 컴퓨터비전 기반의 소프트웨어를 이용하여 번들블록조정을 수행한 후 지도제작을 위해서 사진측량 기반의 소프트웨어로 도화를 수행하게 된다. 이때 카메라 렌즈왜곡의 모델을 사진측량에서 사용하는 수식으로 변환해야 하는 문제에 직면하게 된다. 이에 본 연구에서는 사진측량과 컴퓨터비전에서 사용되는 좌표계와 렌즈왜곡 모델식의 차이점에 대하여 기술하고 이를 변환하는 방법론을 제안하였다. 카메라 렌즈왜곡 모델의 변환식의 검증을 위해서 먼저 렌즈왜곡이 없는 가상의 좌표에 컴퓨터비전 기반의 렌즈왜곡 모델을 이용하여 렌즈왜곡을 부여하였다. 그리고 나서 렌즈왜곡이 부여된 사진좌표를 이용하여 사진측량 기반의 렌즈왜곡 모델을 이용하여 왜곡계수를 결정한 후 사진좌표에서 렌즈왜곡을 제거하여 원래의 왜곡이 없는 가상좌표와 비교하였다. 그 결과 평균제곱근거리가 0.5픽셀 이내로 양호한 것으로 나타났다. 또한 사진측량용 렌즈왜곡 계수를 적용하여 정밀도화 가능여부를 판단하기 위해서 에피폴라 영상을 생성하였다. 생성된 에피폴라 영상에서 y-시차의 평균제곱근오차가 계산한 결과 0.3픽셀 이내로 양호하게 나타났음을 알 수 있었다.

영상분할 방법 기반의 인공신경망을 적용한 카메라의 렌즈왜곡 보정

문정환(Joung-H. Mun),배장한(Jang-Han Bae),신기영(Ki-Young Shin) 한국컴퓨터정보학회 2009 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.14 No.4

렌즈 왜곡현상은 머신비전 시스템에 있어 필연적인 현상이며 가격과 시스템의 크기를 줄이기 위한 렌즈의 선택으로 왜곡현상은 점점 더 심해지고 있다. 이와 같은 추세로 왜곡보정의 필요성은 중대한 문제가 되고 있지만 기존의 카메라 모델을 이용한 왜곡보정 방식은 그 비선형 때문에 복잡하고 많은 연산이 필요한 문제점이 있다. 또한 최근 각광을 받고 있는 인공신경 망을 이용한 보정방법 역시 정확성과 효율성의 측면에서 문제점이 발견되고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 형태의 알고리즘을 제안한다. K-means 군집분석 방법을 사용하여 왜곡영상을 실제 왜곡정도에 따라 분할한 후 각 영역에 인공신경 망을 적용하여 영상을 보정한다. 그 결과 새롭게 제안된 영상분할을 적용한 신경망 알고리즘은 영상분할을 하지 않은 기존 방법들보다 더 정확한 왜곡보정 결과를 나타내었다. Lens distortion is inevitable phenomenon in machine vision system. More and more distortion phenomenon is occurring in order to choice of lens for minimizing cost and system size. As shown above, correction of lens distortion is critical issue. However previous lens correction methods using camera model have problem such as nonlinear property and complicated operation. And recent lens correction methods using neural network also have accuracy and efficiency problem. In this study, I propose new algorithms for correction of lens distortion. Distorted image is divided based on the distortion quantity using k-means. And each divided image region is corrected by using neural network. As a result, the proposed algorithms have better accuracy than previous methods without image division.

소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈 개발

곽동훈,이선구,이승호,Kwak, Dong-Hoon,Lee, Sun-Gu,Lee, Seung-Ho 한국전기전자학회 2018 전기전자학회논문지 Vol.22 No.3

본 논문에서는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 모듈의 개발을 제안한다. 제안하는 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 모듈은 소형 $360^{\circ}$ 고해상도(4MegaPixel) 렌즈 광학계, 15mm 이미지 센서부, 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 외형 등으로 구성된다. 소형 $360^{\circ}$ 고해상도 렌즈 광학계는 총 9매의 렌즈로 어린이부터 성년까지 전 연령에 걸쳐 사용이 가능하도록 렌즈 외경을 15mm 이하로 제작한다. 소형 $360^{\circ}$ 고해상도 렌즈 광학계에 의해 입사되는 빛을 $90^{\circ}$ 굴곡을 시켜 이미지 센서에 영상 이미지를 전달하게 한다. 15mm 이미지 센서부는 이미지 센서의 열, 행 주소를 통해 이미지 배열을 거친 후 전압으로 변환된 값을 임베디드 보드의 ISP(Image Signal Processor)에 전송한다. 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 외형은 개발된 렌즈의 고정을 위하여 경통을 설계하였다. 제안된 소형 $360^{\circ}$ 구강 스캐너 렌즈 모듈의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, $360^{\circ}$ 렌즈 광학계 분해능은 150cycles/mm에서 30% 이상, $360^{\circ}$ 렌즈 화각은 수평은 $360^{\circ}$, 수직은 $42^{\circ}{\sim}85^{\circ}$, 렌즈 왜곡률은 5% 이하의 세계최고 수준과 동일한 결과를 산출하였다. In this paper, we propose the development of a small $360^{\circ}$ oral scanner lens module. The proposed small $360^{\circ}$ oral scanner lens module consists of a small $360^{\circ}$ high resolution(4MegaPixel) lens optical system, a 15mm image sensor unit, and a small $360^{\circ}$ mouth scanner lens external shape. A small $360^{\circ}$ high resolution lens optical system produces a total of nine lenses, the outer diameter of the lens not less than 15mm for use by children through the ages of adulthood. Light drawn by a small $360^{\circ}$ high resolution lens optical system is $90^{\circ}$ flexion so that image images are delivered to image sensors. The 15mm image sensor unit sends the converted value to the ISP(Image Signal Processor) of the embedded board after an image array through the column and the row address of the image sensor. The small $360^{\circ}$ mouth scanner lens outer shape was designed to fix the race to the developed lens. Results from authorized testing agencies to assess the performance of proposed small $360^{\circ}$ oral scanner lens modules, The optical resolving power of $360^{\circ}$ lens was more than 30% at 150 cycles/mm, $360^{\circ}$ lens angle was $360^{\circ}$ in vertical direction, $42^{\circ}{\sim}85^{\circ}$ in vertical direction, and lens distortion rate was 5% or less. It produced the same result as the world's highest level.

소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈 개발

곽동훈(Dong-Hoon Kwak),이선구(Sun-Gu Lee),이승호(Seung-Ho Lee) 한국전기전자학회 2018 전기전자학회논문지 Vol.22 No.3

본 논문에서는 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈의 개발을 제안한다. 제안하는 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈은 소형 360° 고해상도(4MegaPixel) 렌즈 광학계, 15mm 이미지 센서부, 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 외형 등으로 구성된다. 소형 360° 고해상도 렌즈 광학계는 총 9매의 렌즈로 어린이부터 성년까지 전 연령에 걸쳐 사용이 가능하도록 렌즈 외경을 15mm 이하로 제작한다. 소형 360° 고해상도 렌즈 광학계에 의해 입사되는 빛을 90° 굴곡을 시켜 이미지 센서에 영상 이미지를 전달하게 한다. 15mm 이미지 센서부는 이미지 센서의 열, 행 주소를 통해 이미지 배열을 거친 후 전압으로 변환된 값을 임베디드보드의 ISP(Image Signal Processor)에 전송한다. 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 외형은 개발된 렌즈의 고정을 위하여 경통을 설계하였다. 제안된 소형 360° 구강 스캐너 렌즈 모듈의 성능을 평가하기 위하여 공인시험기관에서 실험한 결과, 360° 렌즈 광학계 분해능은 150cycles/mm에서 30% 이상, 360° 렌즈 화각은 수평은 360°, 수직은 42°~85°, 렌즈 왜곡률은 5% 이하의 세계최고 수준과 동일한 결과를 산출하였다. In this paper, we propose the development of a small 360° oral scanner lens module. The proposed small 360° oral scanner lens module consists of a small 360° high resolution(4MegaPixel) lens optical system, a 15mm image sensor unit, and a small 360° mouth scanner lens external shape. A small 360° high resolution lens optical system produces a total of nine lenses, the outer diameter of the lens not less than 15mm for use by children through the ages of adulthood. Light drawn by a small 360° high resolution lens optical system is 90° flexion so that image images are delivered to image sensors. The 15mm image sensor unit sends the converted value to the ISP(Image Signal Processor) of the embedded board after an image array through the column and the row address of the image sensor. The small 360° mouth scanner lens outer shape was designed to fix the race to the developed lens. Results from authorized testing agencies to assess the performance of proposed small 360° oral scanner lens modules, The optical resolving power of 360° lens was more than 30% at 150 cycles/mm, 360° lens angle was 360° in vertical direction, 42°~85° in vertical direction, and lens distortion rate was 5% or less. It produced the same result as the world’s highest level.

Lens Distortion Correction of images with Gradient Components

Junhee Park,Byung-Uk Lee 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.7

Lens distortions have a significant impact on captured or projected image geometry. This paper proposes a lens distortion correction with gradient components for wide-angle lenses. In most cases, distortion coefficients are estimated using a distortion model by point correspondences. Corrected images using only point correspondences can be compensated excessively, therefore, producing bended lines into the opposite direction near the corners. To curtail these phenomena, we propose to adopt the gradient components in addition to positions to obtain the distortion coefficients. We verified the improved accuracy and the straightness of the proposed method through experimentation.

Analysis on the Color Reproduction of Near Infrared Absorbing Lenses and Tinted Lenses

Gyo-Eun Lee,Jae-Yeon Pyo,Min-Chul Kim,Bon-Yeop Koo,Hang-Seok Lee,Ki-Choong Mah 대한시과학회 2020 대한시과학회지 Vol.22 No.1

목적 : 근적외선 차단렌즈의 색 왜곡을 평가하기 위하여 객관적 및 주관적 측색 결과를 분석하였다. 방법 : Colorchecker Classic의 15번(Red), 16번(Yellow) 및 14번(Green) 색표를 가상신호등으로 설정하여 객관적 측색을 실시하였다. 객관적 평가를 위하여 디지털 카메라에 각 렌즈를 장착한 후 가상신호등을 촬영하였 다. 본래 색상과 렌즈 장착 후 측정된 색을 CIE 1976 L*a*b* 색도좌표로 표시하였고, 좌표간 거리 값인 ΔE* ab를 산출하여 색 왜곡도를 비교 분석하였다. 32명을 대상으로 주관적 평가를 실시하였다. 교통신호등의 관찰된 색을 한국 색채 표준 디지털팔레트에서 선택하도록 하여 본래 색상과 비교하였다. 결과 : 객관적 평가에서, 황색 및 녹색 가상신호등의 색왜곡은 근적외선 차단렌즈 착용 시 가장 작은 것으로 나 타났다. 근적외선 차단렌즈에 의한 적색 가상신호등의 색왜곡은 녹색렌즈보다 크지만 갈색, 회색 및 청색렌즈에 비교하여 더 적은 것으로 나타났다. 주관적 평가에서, 적색 신호등을 주시했을 때 근적외선 차단렌즈에 의한 색왜곡은 갈색렌즈와 비교하여 더 많았으며, 청색 및 녹색렌즈 착용과 유사하였고, 회색렌즈 착용보다 적은 것으로 나타났다. 결론 : 근적외선 차단렌즈의 색왜곡은 다른 렌즈와 비교하여 객관적 평가에서 가장 낮았으나, 주관적 평가에서는 유의한 차이가 없었다. 근적외선 차단렌즈의 주관적 색 재현성을 정량적으로 조사할 수 있는 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다. Purpose : To compare the objective and subjective colorimetry so as to evaluate the color accuracy of the near infrared absorbing lenses(IR lenses). Methods : The 15#(Red), 16#(Yellow) and 17#(Green) of the Colorchecker Classiccolor charts were set as virtual traffic signals for measuring objective colorimetry. The objective colorimetry of virtual traffic signals were measured by digital camera attached each test lenses. The original color and measured color by each test lens were represented by CIE 1976 L*a*b* color coordinates, and the color distortion were analyzed by ΔE* ab of the distance between color coordinates of the original and colorimetric color. 32 subjects were participated to the subjective colorimetry. The observed colors of traffic signals were selected from the Korean color standard digital palette, and compared with the original color. Results : In the objective colorimetry, the color distortion of yellow and green virtual traffic signals by near infrared absorbing lenses was found to be the smallest among the test lenses. The color distortion of red virtual traffic signals by near infrared absorbing lenses was greater than the green lens, but less compared to the brown, gray, and blue lenses. In the subjective colorimetry, the color distortion by near infrared absorbing lenses was more than that of brown lenses, similar to blue and green lenses, and less than that of gray lenses. Conclusion : The color distortion of the near infrared absorbing lenses was the smallest in the objective colorimetry compared to other test lenses, but there was no significant difference in the subjective colorimetry. It is considered that further studies are to be necessary to investigate quantitatively the subjective color distortion of near infrared absorbing lenses.

Feasibility of Using an Automatic Lens Distortion Correction (ALDC) Camera in a Photogrammetric UAV System

정호현,안호영,박진우,김형우,김상석,이양원,최철웅 한국측량학회 2015 한국측량학회지 Vol.33 No.6

This study examined the feasibility of using an automatic lens distortion correction (ALDC) camera as the payload for a photogrammetric unmanned aerial vehicle (UAV) system. First, lens distortion for the interior orientation (IO) parameters was estimated. Although previous studies have largely ignored decentering distortion, this study revealed that more than 50% of the distortion of the ALDC camera was caused by decentering distortion. Second, we compared the accuracy of bundle adjustment for camera calibration using three image types: raw imagery without the ALDC option; imagery corrected using lens profiles; and imagery with the ALDC option. The results of image triangulation, the digital terrain model (DTM), and the orthoimage using the IO parameters for the ALDC camera were similar to or slightly better than the results using self-calibration. These results confirm that the ALDC camera can be used in a photogrammetric UAV system using only self-calibration.

RGP 콘택트렌즈의 변수 안정성

이군자,정원석,마기중 대한시과학회 2002 대한시과학회지 Vol.4 No.1

최근에 개발훤 플로로혐 재철의 RGP 콘태트렌즈에서도 렌즈를 착용하고 관리함에 따라 변수 변화가 나타날 수 있어 본 연구에서는 일반세척액, 마모제가 함유된 세척액 및 얄콜성분이 함유된 세척액옳 사용하여 세척회수에 따라 렌즈의 변수변화를 측정하 였으며, 콘택트렌즈 착용자의 렌즈를 수집하여 렌즈변수와 관리방법 동에 따른 변수 변화를 조사하였다. 플로로펌 재질의 RGP 콘택트렌즈를 각각의 세척액으로 5회, 15회, 30회, 50 회, 100 회, 150회 맞 200회 세척한 후 굴절력, 베이스커브, 중심두께 및 직경을 측정한 결파 렌즈의 변수에 변화가 없는 것으로 나타났으며, 콘택트렌즈 착용자가 착용한 렌즈에서 는 손가락으로 세척한 경우 (-) 도수가 증가하는r 경향이 나타났고 중심두께가 O.l2mm 이하인 앓은 렌즈의 경우에는 베이스커브에 변화가 관창되었다. 또한 착용한 콘택트렌 즈에서는 대부분 표변 긁혐 현상과 단백질 침전물이 관찰되어 콘택트렌즈 관리 상태가 나쁜 것으로 판단되었다. 따라서 플로로펌 재질의 RGP 콘택트렌즈의 경우 중심두께가 앓거나 잘못된 방법으 로 렌즈롤 관리하면 렌즈 변행이 유발될 수 있으며 이를 방지하기 위해서는 콘택트렌 즈 착용자에 대한 올바른 관리 교육이 펼요하다고 생각된다. The purpose of this study is to eva1uate the effect of the non-abrasive cleaner, abrasive 디eaner and non-abrasive alcohol-based cleaner on the lens p따없neter stability of the Fluoroperm RGP contact lenses depending on the cleaning number, and to investigate the influence of lens pararneter variation on the patient wearing RGP con떠ct lenses. The power, base curve radius, center t비ckness and diarneter were ‘ verified after cleaning at baseline 5, 15, 30, 50, 100, 150 and 200 cleanings with non-abrasive cleaner, abrasive cleaner and non-abrasive alcohol-based cleaner. No change in lens power or base curve radius, center thickness was found. Among the patient wearing contact lenses, some digita1(between the fingers) cleaning contact lenses can show the increases in minus lens power changes and in the thin contact lenses(center thickness below 0.12 mm) showed the base curve radius changes. Some scratches and protein deposits was found in the wearing contact lenses. The lens power change could be induced by inappropriate patient cleaning or in the thin lenses that practitioners need to be aware of patients about appropriate contact lens care methods.