Можете ли вы определить по размытой фотографии, был ли фокус слишком близко или слишком далеко?

Если вы сфокусируетесь на фокальной плоскости, которая находится достаточно перед вашим объектом или за ним (относительно глубины резкости), объект будет казаться размытым. Есть ли какой-то способ определить по полученному размытию, был ли фокус слишком близко или далеко?

РЕДАКТИРОВАТЬ: исходный вопрос теперь получил несколько хороших ответов, но я заметил, что пару раз его неверно истолковывали. Это указывает на то, что постановка была недостаточно четкой, поэтому я немного отредактировал ее. Кроме того, я проиллюстрирую это немного подробнее ниже.

Возьмите эту установку с объектом, объективом и пленкой или датчиком, в которых объект резко сфокусирован (фокальная плоскость пересекается с ним).

focus_plane_on_subject

Теперь представьте, что фокус находится позади объекта. Это называется «бэк-фокус». Проекция объекта на пленку/датчик становится размытой, а фактическая точка схождения света от объекта находится позади нее. Точечные источники света от объекта становятся дисками (или формой боке, характерной для апертуры).

focus_plane_behind_subject

Затем поместите фокус перед объектом. Это называется «фронт-фокус». Проекция снова становится размытой, но на этот раз из-за того, что точка схождения света от объекта находится перед пленкой/датчиком. Таким образом, размытая проекция на самом деле перевернута.

focus_plane_in_front_of_subject

Тогда вопрос заключался в том, можно ли каким-то образом идентифицировать эту разницу в размытии только по результирующему изображению?

Что касается причины, по которой я спрашивал, я снимаю на пленку, поэтому у меня нет немедленной обратной связи относительно результата. Я записываю свои снимки, но у меня нет данных EXIF, поэтому такие вещи, как фокусное расстояние и расстояние до объекта, в лучшем случае являются приблизительными. Иногда я снимаю при слабом освещении и вынужден полагаться на ручную фокусировку. В видоискателе все выглядит четко, но после проявки я обнаружил, что фокус немного сбился. Возможность выяснить, было ли это слишком близко или слишком далеко, очень полезна и может научить меня, была ли это ошибка пользователя и как обратить на нее внимание, или у конкретной камеры или объектива есть небольшие проблемы с фокусировкой и как это сделать. Я мог бы компенсировать это.

Panasonic говорит, что может .
Немного отредактировал, чтобы было понятнее, о чем я спрашиваю (и это не про самолеты). Если я неправильно определил точку схождения для заднего или переднего фокуса, сообщите мне об этом! У меня мало знаний о физике оптики.
Редактирование вопросов для их улучшения (например, уточнение, добавление дополнительной информации и т. д.) приветствуется . Однако редактирование вопроса с целью преобразования его в другой вопрос, что приводит к аннулированию одного или нескольких ответов, противоречит политике Stack Exchange (даже если исходный вопрос был не таким, как вы предполагали). Ваше последнее редактирование здесь (например, изменение «изображения» на «размытие») сделало ответ недействительным. В таких случаях вам рекомендуется вместо этого задать новый вопрос , возможно, со ссылкой на этот для дополнительного контекста.
@Makyen Хотя эти ответы полезны, и я проголосовал за них, те, которые дали ответ на предполагаемый вопрос, сделали наименьшее количество предположений (т. Е. Есть другие элементы на другом расстоянии, чем предметы). К сожалению, кажется, что в любом случае не может быть одного определенного ответа, потому что любой метод, чтобы попытаться это сделать, будет зависеть от некоторых факторов, которые могут быть или не быть найдены на картинке.
Актуальная статья от автора SmartDeblur, с примерами: yuzhikov.com/articles/BlurredImagesRestoration2.htm

Ответы (8)

Это зависит. Во многих случаях это действительно возможно без каких-либо дополнительных визуальных средств на картинке.

Многие объективы, если не большинство, будут демонстрировать различную продольную хроматическую аберрацию перед и за фокальной плоскостью. Если вы прокрутите немного вниз связанную страницу, вы увидите, что это продемонстрировано изображением диаграммы фокус-теста. С этим объективом размытие перед точкой фокусировки будет иметь фиолетовую окантовку, а размытие за точкой фокусировки будет казаться зеленоватым.

Если вы знаете характеристики этого объектива, вы можете посмотреть только на очень небольшую часть изображения, например:

введите описание изображения здесь

…и точно сказать, что эта зона не в фокусе находится за фокальной плоскостью.

поэтому вы не можете определить это по размытию (о котором спрашивает этот вопрос). нужна дополнительная информация об объективе и других аберрациях.
@ths, я не вижу, чтобы он спрашивал, можете ли вы сказать по самому размытию. Можете ли вы процитировать этот раздел? Я вижу только «из размытого снимка» (что отличается от самого размытия. Скорее всего, размытым оказывается фото в целом) и «из получившегося изображения» (что еще больше расширяет то, что ОП просит). Но может я пропустил или вопрос отредактировал
Родной язык @Aethenosity OP, вероятно, не английский, но именно так я прочитал вопрос: если у вас есть область не в фокусе на изображении, можете ли вы определить, находится ли она перед фактической плоскостью фокусировки или за ней?
@Aethenosity Как вы сказали, и как я пытался перефразировать вопрос своими словами, как я его понимаю: если у вас есть область не в фокусе на изображении, можете ли вы определить, находится ли она перед или за фактическая плоскость фокусировки?
@jarnbjo Я действительно не являюсь носителем английского языка, но если вопрос неясен, это, скорее всего, связано с незнанием правильных терминов для его формулировки. Ваша интерпретация верна. Размытие возникает либо из-за того, что точка схождения световых лучей находится за пленкой/датчиком (объект между камерой и фокальной плоскостью), либо перед ним (объект дальше фокальной плоскости). В последнем случае точечный источник света размыт «инвертировано». Этот ответ умело использует это из-за разницы в преломлении для разных длин волн.
«вы можете смотреть только на очень небольшую часть изображения». Вам нужно знать, из какой части изображения оно взято. Хроматическая аберрация является радиальной, поэтому она меняется в зависимости от того, с какой стороны вы находитесь. Кроме того, «например, например» является избыточным.
@Накопление: продольная хроматическая аберрация («фиолетовая окантовка») не носит радиального характера, хотя ее сила, как и любой дефект изображения, может быть разной на разных расстояниях от центра. Но на самом деле она может стать меньше в областях виньетирования, в отличие от боковой аберрации (преимущественно красно-зеленой), которая стала бы сильнее.
Я решил принять это как ответ, поскольку он наиболее близок к физическому анализу самого размытия изображения. К сожалению, это не сработает для черно-белого изображения, но похоже, что ни один из инструментов не будет здесь окончательным. Ответ относительно анализа форм боке также хорош, но он будет зависеть от наличия таких подходящих бликов на изображении. В любом случае, я голосую за каждый полезный ответ.

Когда диафрагма установлена ​​таким образом, чтобы свести к минимуму виньетирование, боке для объектов, находящихся слишком далеко, поворачивается на 180° по сравнению с объектами, которые находятся слишком близко. (Изображение диафрагмы отражается через его центральную точку.) Если расположение ваших лепестков диафрагмы несимметрично относительно центральной точки, вы можете попробовать найти «эталонное боке», которое находится явно ближе или дальше от плоскости фокусировки, чтобы сравнить с бликами на объект, чтобы увидеть, совпадают ли формы боке с теми, которые расположены близко или далеко.

слишком близко очень далеко

Очень умно! И независимо от цвета или черно-белого.
@G_H Да, но помните, что края апертуры и, следовательно, также края формы боке вращаются, когда вы настраиваете диафрагму. Вам нужно либо знать точную настройку диафрагмы, либо иметь другие контрольные точки на том же изображении для сравнения.
Интересно, есть ли камера, которая использует апертуру такой странной формы для автофокусировки?
@jarnbjo - Знание точной настройки диафрагмы на объективе не требуется, поскольку метод включает использование «эталонного боке» на одном и том же изображении.
@EdAvis - вряд ли какая-либо камера использует ориентацию боке для фокусировки, потому что - камере придется искать боке. Объектив должен быть довольно далеко от фокуса, чтобы формы были различимы. (Сколько пикселей для отображения точек семиугольника по сравнению с простым контрастом.) Многие объективы имеют четное число лепестков диафрагмы. Диафрагма вращается, как отмечает jarnbjo.

Мой ответ касается только «человеческих» способов дифференциации, то есть: никакого программного обеспечения, только ваши глаза и руки.

Если у меня нет ориентира (например: вы меня ослепляете, вы устанавливаете фокусное расстояние, и тогда я могу только смотреть в видоискатель, но не могу ничего изменить), ответ таков: это зависит от того, что я вижу.

Возьмем, к примеру, аллею деревьев: одно впереди, одно там, где стоит объект, и одно вдали. Когда я вижу, что объект нерезкий, я могу попытаться определить, что лучше в фокусе: дерево на переднем плане или на заднем плане.

Если у меня нет референса — например, как упомянул Яба , когда я фотографирую самолет с голубым небом на заднем плане и без переднего плана, то я не могу точно знать (однако я предполагаю, что фокус слишком близко, поскольку самолеты имеют тенденцию быть где-то около бесконечности).


Обычно самый простой способ выяснить это — немного изменить фокус и посмотреть, где он находится (опять же, это лучше работает с референсом, чем без него).

Но, вообще говоря, нет надежного способа отличить — слишком короткое расстояние фокусировки не приводит к (значительно) другому размытию по сравнению со слишком большим расстоянием фокусировки.

Если самолет слишком далеко или близко это только из-за размытия трудно сказать. самый простой способ - иметь объекты спереди и сзади и видеть, какой из них резкий, и так вы можете определить, слишком ли он далеко или слишком близко ... это так же, как это делается при калибровке автофокуса объектива с помощью линзовый инструмент, подобный этому .

без таких предметов трудно сказать.

Нет

технически невозможно определить только по размытию, насколько далеко или в каком направлении изображение не в фокусе.

Это причина, по которой системы автофокусировки с определением контраста должны «охотиться» за фокусом, многократно изменяя фокусное расстояние и проверяя, стало ли изображение лучше или хуже.

Напротив , системы фазовой автофокусировки точно знают (теоретически), как далеко и в каком направлении они должны изменить фокус для достижения оптимальной резкости .

Конечно, изображение меняется, если вы принимаете во внимание контекстные подсказки от других объектов на картинке (например, «угадывание»), но это то, что в настоящее время могут делать только обычные зрители. Это может измениться с алгоритмами искусственного интеллекта в камере, но я подозреваю, что до этого другие усовершенствования улучшат чистый CD-AF. (см. ссылку @szulat из комментария: https://www.imaging-resource.com/PRODS/panasonic-gh4/panasonic-gh4TECH.HTM )

В некоторых случаях программное обеспечение может определить это по другим артефактам/аберрациям, возникающим из-за того, что они не в фокусе, например, по сферохроматизму....
Так, собственно, да ?
@EricDuminil Да . Этот ответ просто неверен. Ответ не обязательно более правильный, просто потому, что текст выделен жирным шрифтом большими буквами.
вопрос, который был задан, когда я отвечал на него, был: «Можете ли вы определить по размытию, был ли это задний фокус или передний фокус?» от размытия. так что не от каких-либо других эффектов. Пожалуйста, докажите, что я не прав.
@jarnbjo: Это обычная практика (в большей степени на некоторых сайтах обмена стеками, чем на других) начинать ответ с выделенного жирным шрифтом заголовка TL: DR, а затем поддерживать вывод. Я буду надеяться, что вы шутите, потому что это выглядит как законная попытка дать хороший ответ (не выделенный жирным шрифтом, чтобы кого-то убедить), но просто не подумал о некоторых эффектах, упомянутых в топ-2. ответы (ваши и user82310), которые позволяют получить информацию из самого размытия, без информации о фазе. +1 к этому ответу, потому что интересен пункт о фазовой автофокусировке.
текущие два верхних ответа используют хроматическую аберрацию и знания о конкретной геометрии диафрагмы, а не только о самом размытии.

Да, если контент включает края на разном расстоянии.

Если вы можете сказать, что дальний объект более размыт, чем ближний, то он находится дальше от плоскости фокуса. Это означает, что фокус слишком короткий.

И наоборот, если удаленные объекты менее размыты, чем объекты на переднем плане, фокус слишком длинный.

С самолетом в небе становится тяжело. В отличие от других доступных объектов на разных расстояниях (птицы, облака и т. д.), вы не можете легко сравнить их визуально.

Некоторые комбинации объектив/камера могут отслеживать фокусное расстояние и записывать его в EXIF. Однако это не очень надежно, но может дать вам подсказку. Когда вы знаете тип самолета и, следовательно, можете найти его реальный размер, вы можете рассчитать приблизительное расстояние до него и сравнить его с фокусным расстоянием.

Эта страница с калькулятором может помочь вам в этом: https://www.scantips.com/lights/subjectdistance.html

Ну тогда вопрос был не ясен. В этом случае это легко. Ищите другие элементы спереди или сзади, которые находятся в фокусе. Однако, если это то, что было задано, мне интересно, почему это было задано, поскольку это очевидно, не так ли?
@Yaba «самолет, который слишком далеко впереди вашего объекта». Я думаю, что если самолет находится слишком близко перед тем, что вы пытаетесь снять, и находится в состоянии движения, из-за которого трудно сфокусироваться, у вас есть более насущные проблемы, чем получение хорошего снимка.
@Yaba Вопрос в том, есть ли аспекты размытой части изображения, которые могут сказать вам, является ли это результатом заднего или переднего фокуса. Возможно, вам нечего сказать ни впереди, ни позади субъекта. Задняя фокусировка поместит предполагаемое изображение «позади» плоскости пленки / датчика, а передняя фокусировка - перед ней. Значение фронтальной фокусировки также инвертирует его. Я подумал, что это может каким-то заметным образом повлиять на появление размытия. Я спрашиваю из интереса.
Хорошо понял. Однако все же то, что я написал, применимо. Если вы знаете фактический размер объекта, вы можете рассчитать его реальное расстояние (если вы его не знаете) и сравнить его с данными фокусного расстояния EXIF, чтобы получить подсказку.
@Яба Спасибо! Из вопросов здесь может показаться, что есть ряд вещей, которые могут работать, но они зависят от контекста, а не от одного конкретного способа. Поскольку я снимаю на пленку, у меня нет никаких данных exif (и не на всех моих объективах есть индикаторы фокусировки), но это, безусловно, правильный вариант для цифрового.

Да, сферохроматизм.

У вас нет ничего в плоскости фокусировки. У вас нет возможности перемещать фокусное расстояние или несколько изображений, чтобы сравнить жизнь, которую делает система фокусировки. У вас нет объектов, находящихся на разном расстоянии, следовательно, в разной степени не в фокусе. У вас есть один объект на одном расстоянии, и он не в фокусе, вопрос близко или далеко?

Свет не сходится/фокусируется точно так же. Зеленый свет отличается от пурпурного света. В формуле объектива есть не только фокусное расстояние, но и глубина резкости и дифракция. У вас также есть глубина фокуса на датчике / пленке. В длиннофокусном теле светосильном объективе снято на открытой диафрагме. У вас будут дальние белые с зеленым контуром края, а ближний свет, если фокусные белые будут иметь пурпурный контур края. Это также может быть сине-желтый сферохроматизм. Но чаще всего встречается зеленый пурпурный. Это происходит в основном в светосильных широко открытых объективах (более логично попасть в плохой изгиб на внешнем крае объектива), поэтому меня можно увидеть даже в широко широко открытых объективах FAST. Закрыв затвор плотнее, устранил это.

Знание большего о фокусном расстоянии, расстоянии фокусировки и размере диафрагмы поможет определить, как определить, сфокусированы ли вы близко или далеко. Основной ответ - ДА, вы могли бы понять это из различных хроматических аберраций. Осевые и боковые, а также первичные/средние неапохроматические линзы (любой не$$$ объектив) имеют это. Апохроматические линзы просто ограничивают диапазон линзы/апертуры до того места, где цвет света совпадает.