工业视觉相机

机器视觉中的图像采集技术（硬件基础知识）机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识基本概念分类成像原理及参数间关系第一节工业镜头第一节工业镜头内容提要机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念(1)成象面工作距离（WD）景深（DOV）视野（FOV）后焦面距离第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（2）第一节工业镜头视野(FOV)图像采集设备所能够覆盖的范围，它可以是在监视器上可以见到的范围，也可以使设备所输出的数字图像所能覆盖的最大范围。最大/最小工作距离（WorkDistance）从物镜到被检测物体的距离的范围，小于最小工作距离大于最大工作距离系统均不能正确成像。景深（DepthOfField）在某个调焦位置上，景深内的物体都可以清晰成像。机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（3）畸变几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图像范围内不同位置上的放大率存在的差异。几何畸变主要包括径向畸变和切向畸变。如枕形或桶形失真。第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（4）镜头接口–C-MOUNT镜头的标准接口之一，镜头的接口螺纹参数：公称直径：1“螺距：32牙–CS－Mount是C－Mount的一个变种，区别仅仅在于镜头定位面到图像传感器光敏面的距离的不同，C－Mount是17。5mm，CS－Mount是12。5mm。–C/CS能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过1“。第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（5）成像面可以在镜头的像面上清晰成像的物方平面光圈与F值光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用F值，如f1。4，f2，f2。8etc。焦距焦距是像方主面到像方焦点的距离。如16mm，25mm第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（6）分辨率测量系统能够重现的最小的细节的尺寸常常用每毫米线对来表示，也就是根据这个镜头能够分辨一毫米内多少对直线。选择镜头的时候必须注意厂商给出的分辨率的定义方式。lp/mm(linepairpermm)lp/mm是表征分辨率的最简单的指标，但不是最佳指标，最佳的指标是镜头的调制传递函数MTF。第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（7）镜头的调制传递函数MTF第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（8）镜头的调制传递函数MTF第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（9）镜头的调制传递函数MTFMTF能够同时表征系统重现物方空间的几何和灰度细节能力，是衡量成像系统性能的最佳方式。对于一个实际的成像系统，细节密集地方的对比度要小于细节稀疏位置的对比度成像系统中的每个环节都对系统最终的MTF产生影像，包括滤色片，镜头，图像传感器，后期处理电路等等。第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（10）系统的调制传递函数MTF第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（1）按照等效焦距分为广角镜头等效焦距小于标准镜头（等效焦距为50mm）的镜头。特点是最小工作距离短，景深大，视角大。常常表现为桶形畸变。中焦距镜头焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。通常情况下畸变校正较好。长焦距镜头等效焦距超过200mm的镜头。工作距离长，放大比大，畸变常常表现为枕形状畸变。等效焦距计算方法：实际焦距×43mm镜头成像圆的直径第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（2）按照功能分变焦距镜头镜头的焦距可以调节，镜头的视角，视野可变定焦距镜头镜头的焦距不能调节，镜头视角固定。聚焦位置和光圈可以调节定光圈镜头光圈不能调节，通常情况下聚焦也不能调节。第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（3）按照用途分微距镜头（或者成为显微镜头）用于拍摄较小的目标具有很大的放大比远心镜头包括物方远心镜头和像方远心镜头以及双边远心镜头。第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（4）关于远心镜头远心指的是一种光学的设计模式：系统的出瞳和入瞳的位置在无限远处。第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（5）远心镜头特性物方远心镜头可以消除透视畸变，像方远心镜头可以获得更好的像面照度的均匀性。第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头各个参数间关系（1）光圈大通光能力大，光圈小通光能力小；光圈小则景深大，光圈大则景深小；第一节工业镜头机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头各个参数间关系（2）光圈大通光能力大，光圈小通光能力小光圈小则景深大，光圈大则景深小第一节工业镜头