機(jī)器視覺中工業(yè)相機(jī)鏡頭的選擇

鏡頭選擇的過程是逐漸定義鏡頭參數(shù)的過程。作為一種成像設(shè)備，鏡頭通常與光源、相機(jī)構(gòu)成一個完整的圖像采集系統(tǒng)，因此鏡頭的選擇受到整個系統(tǒng)要求的限制。一般來說，可以分析和考慮以下幾個方面。

一、波長、變焦與否

確定透鏡的工作波長和是否需要變焦相對容易。在成像過程中，有必要改變放大率的應(yīng)用。使用變焦鏡頭，否則，固定焦距鏡頭就足夠了。關(guān)于透鏡的工作波長，通常使用可見光波段，也使用其他波段。有必要采取額外的過濾措施嗎？單色光還是多色光？能否有效避免雜散光？仔細(xì)考慮這些問題，綜合測量后確定透鏡的工作波長。

二、特殊要求優(yōu)先考慮

根據(jù)實際應(yīng)用特點，可能有特殊要求，應(yīng)先明確。例如，是否有測量功能，是否需要使用遠(yuǎn)心透鏡，成像的景深是否大等。景深經(jīng)常被忽略，但是它必須被任何成像系統(tǒng)考慮。

三、工作距離、焦距

一般來說，可以采用這種思想：首先，可以確定系統(tǒng)的分辨率，通過結(jié)合CCD像素大小可以知道放大率，然后通過結(jié)合空間結(jié)構(gòu)約束可以知道近似的物像距離，并且可以進(jìn)一步估計透鏡的焦距。因此，透鏡的焦距與透鏡工作距離、的系統(tǒng)分辨率(和電荷耦合器件像素大小)有關(guān)。

四、像面大小和像質(zhì)

所選鏡頭的圖像表面大小應(yīng)與相機(jī)感光表面的大小一致。遵循“大兼容性和小兼容性”的原則——。相機(jī)的感光表面不能超過鏡頭標(biāo)記的圖像表面尺寸——。否則，不能保證邊緣視場的圖像質(zhì)量。圖像質(zhì)量要求主要集中在平均傳遞函數(shù)和失真上。在測量應(yīng)用中，應(yīng)特別注意失真。

五、光圈和接口

鏡頭的光圈主要影響圖像表面的亮度。然而，在當(dāng)前的機(jī)器視覺中，最終的圖像亮度由許多因素決定：光圈、相機(jī)增益、積分時間、光源等。因此，為了獲得必要的圖像亮度，有許多環(huán)節(jié)需要調(diào)整。鏡頭接口是指鏡頭和攝像機(jī)之間的連接接口。他們需要匹配。如果它們不能直接匹配，必須考慮切換。

六、鏡頭的其它類別

線陣鏡頭：用于線陣相機(jī)的鏡頭。掃描操作模式需要鏡頭和目標(biāo)的相對運動。每次曝光形成一條線，多次曝光形成一幅圖像。線陣掃描成像的特點：CCD線陣方向的圖像分辨率是固定的，而在目標(biāo)運動方向，空間采樣頻率與運動的相對速度有關(guān)。

從成像的角度來看，線陣透鏡和其他類型的透鏡沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是鏡頭有不同的用途。

顯微鏡頭：為了看到目標(biāo)的詳細(xì)特征，顯微鏡頭通常用于高分辨率的場合。它們的基本特點是工作距離短、放大倍數(shù)高、視場小。

遠(yuǎn)心透鏡：平行于光軸的主光線的會聚中心位于物體的無窮遠(yuǎn)處，稱為物體的遠(yuǎn)心光路。功能：可消除因物體聚焦不準(zhǔn)造成的測量誤差。

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