《機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用》課件-鏡頭的基本知識與選型

鏡頭的基本知識與選型鏡頭的結(jié)構(gòu)及原理鏡頭的基本參數(shù)鏡頭的選型一二三目錄一鏡頭的結(jié)構(gòu)及原理鏡頭的分類:按功能分類：定焦鏡頭、變倍鏡頭、定光圈鏡頭按視角分類：標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、廣角鏡頭、遠(yuǎn)攝鏡頭按焦距分類：短焦距鏡頭、中焦距鏡頭、長焦距鏡頭按用途分類：微距鏡頭（或者顯微鏡頭）、遠(yuǎn)心鏡頭一鏡頭的結(jié)構(gòu)及原理定焦鏡頭的組成鏡頭的組成：各個光學(xué)透鏡、光圈、對焦環(huán)、接口一鏡頭的結(jié)構(gòu)及原理鏡頭接口：連接相機(jī)和鏡頭的連接口二鏡頭的基本參數(shù)光圈光圈是控制鏡頭通光量的光學(xué)裝置，由多邊形或者圓形，并且面積可變的葉片裝置組成。光圈數(shù)一般用F值表示，常用值為1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等幾個等級。光圈系數(shù)=焦距f/通光孔徑d，光圈系數(shù)越小，通光孔徑越大。二鏡頭的基本參數(shù)鏡頭極限空間分辨率極限空間分辨率的單位是線對/毫米（lp/mm），相鄰的黑白兩條線可以稱為一個線對，每毫米能夠分辨出的線對數(shù)就是極限空間分辨率。鏡頭可分為百萬級、二百萬級、五百萬級和千萬級等TS：鏡頭成像中心圓點(diǎn)到鏡頭邊緣的距離，按目前公開的性能指標(biāo)來說，百萬像素鏡頭對應(yīng)的極限空間分辨率是90線對/mm，二百萬像素鏡頭對應(yīng)的空間分辨率是110線對/mm，五百萬像素鏡頭對應(yīng)的空間分辨率是160線對/mm。二鏡頭的基本參數(shù)MTF

是一種數(shù)值化的客觀而系統(tǒng)的用來評價成像質(zhì)量的方式。如右圖所示，當(dāng)鏡頭對不同寬度的黑白線條成像時，隨著線條寬度的減小，其對比度也隨之減小。以對比度為縱坐標(biāo)，以線對數(shù)*為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)將不同線寬的對比度繪制在一張圖表上即是MTF。線對數(shù)——每毫米有多少對黑白線條。例如：5um的黑線和5um的白線組成的線對，在1mm內(nèi)有100對，則其線對數(shù)為100。二鏡頭的基本參數(shù)對比度對比度是光學(xué)系統(tǒng)成像效果的一種常用的評價和檢測方式。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)對某一特定寬度的黑白線條成像時，受到照明條件、鏡頭成像質(zhì)量、感光器件噪音等影響，黑色線條在像面上不可能完全達(dá)到黑色。設(shè)拍攝到的白色線條最大亮度為Imax，黑色線條最小亮度為Imin，則對比度C可以表示為：C=(Imax–Imin)/(Imax+Imin)通常來講，人眼能分辨時的對比度約為0.4，而計(jì)算機(jī)在對比度在0.2甚至更小時仍能分辨。二鏡頭的基本參數(shù)焦距、視場角、視場、工作距離焦距（f）：鏡頭光學(xué)中心到相機(jī)（芯片）的距離。視場角：鏡頭光學(xué)中心與視場各點(diǎn)邊、線形成連線的夾角。視場（FOV）：鏡頭能觀測到的實(shí)際范圍的物理尺寸。工作距離(WD）：鏡頭能夠聚焦清晰時，被測目標(biāo)到鏡頭下端的距離。（視場與視場角）二鏡頭的基本參數(shù)景深景深:在聚焦完成后，在焦點(diǎn)前后的范圍內(nèi)都能形成清晰的像，這一前一后的距離范圍，叫做景深。計(jì)算公式由景深計(jì)算公式可以看出，景深與鏡頭使用光圈、鏡頭焦距、拍攝距離以及對像質(zhì)的要求(表現(xiàn)為對容許彌散圓的大小)有關(guān)。二鏡頭的基本參數(shù)畸變由于成像過程中局部放大倍率不一致而造成的物象不相似的現(xiàn)象?；兿癫钪挥绊懗上竦膸缀涡螤?，而不影響成像的清晰度。焦距越小，視場角越大，視野越大，畸變程度越大。應(yīng)對措施：使用低畸變鏡頭；同視野大小，選用長焦距的鏡頭；標(biāo)定圖像扭曲校正：和尺寸測量相關(guān)的項(xiàng)目中，會對畸變有所要求，但是這種平面畸變可以通過圖像標(biāo)定克服，不一定要改善硬件。三鏡頭的選型鏡頭命名規(guī)則三鏡頭的選型鏡頭的選型1.根據(jù)相機(jī)芯片大小和工作空間限制確定使用鏡頭的焦距或者放大倍數(shù)；2.考慮是否需要選用遠(yuǎn)心鏡頭；3.確定鏡頭分辨率；4.確定畸變率能