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鏡頭的基本參數及相關(guān)知識(一)

發(fā)布人:Magichan 時(shí)間:2022-05-19 來(lái)源:工程師 發(fā)布文章

3D視覺(jué)傳感器鏡頭的基本原理

  • 3D機器視覺(jué)鏡頭的光學(xué)系統一般是由若干組透鏡組成。每組透鏡可能是一個(gè)單透鏡,也可能是由兩片或兩片以上單片透鏡互相膠合而成。

  • 機器視覺(jué)鏡頭都是厚透鏡。但在大多數情況下,薄透鏡的幾何關(guān)系和參數計算,可以用來(lái)作為選擇鏡頭的依據。


光學(xué)鏡頭的主要參數

  • 視野 (Field of view):或者叫視場(chǎng)角,圖像采集設備所能夠覆蓋的范圍,即和靶面上的圖像所對應的物平面的尺寸;

  • 工作距離(Working Distance):一般指鏡頭前端到被測物體的距離,小于最小工作距離系統一般不能清晰成像;

  • 景深(Depth Of Field)以鏡頭最佳聚焦時(shí)的WD為中心,前后存在一個(gè)范圍,在此范圍內鏡頭 都可以清晰成像。

  • 相對孔徑:是指該鏡頭的入射光孔直徑(用D表示)與焦距(用f表示)之比,即 D/f;

  • 最大相對孔徑:它往往標示在鏡頭上,如1:1.2或f/1.2 ;

  • 光圈系數:相對孔徑的倒數稱(chēng)為光圈系數,用F表示。


分辨率(Resolution)

指在像面處鏡頭在單位毫米內能夠分辨的黑白相間的條紋對數。

分辨率為1/2d,d為線(xiàn)寬。單位是”線(xiàn)對/毫米”(lp/mm)


分辨率(Resolution) 理想鏡頭的焦平面上能分辨清的條紋之間的間距為 

δ=1.22λ · F 其倒數即為理想鏡頭的分辨率, λ為光的波長(cháng),F為光圈系數值
NL = 1/(1.22λ · F)


  • 大多數便宜的鏡頭分辨率在50lp/mm,相當于水平分辨率700個(gè)像素,用于對分辨率要求不高的視覺(jué)系統,和相當于VGA級以下分辨率的相機相配。

  • 百萬(wàn)像素級以上的鏡頭,鏡頭分辨率可達100lp/mm及以上,和相當于水平分辨率達1280的相機相配。


影響分辨率的主要因素:

  • 鏡頭結構、材質(zhì)、加工精度等。其它因素:

  • 鏡頭光圈越大,分辨率越高;

  • 光波長(cháng)度,波長(cháng)越短分辨率越高;

  • 同檔次的固定焦距鏡頭比變焦鏡頭分辨率高;

  • 短焦鏡頭一般邊緣分辨率比中心低,長(cháng)焦鏡頭 一般中心比邊緣分辨率低。


景深和鏡頭的焦距、光圈、物距有關(guān):

  • 光圈越小,景深越大

  • 拍攝距離越大,景深越大;

  • 焦距越短,景深越大。


鏡頭的畸變

  • 被攝物平面內的主軸外直線(xiàn),經(jīng)光學(xué)系統成像后變?yōu)榍€(xiàn),則此光學(xué)系統的成像誤 差稱(chēng)為畸變。

  • 畸變像差只影響成像的幾何形狀,而不影響成像的清晰度。



畸變定義為實(shí)際像高y ‘與理想像高 yo之差y’ - yo ‘,而在實(shí)際應用中經(jīng)常將其與理想像高 yo ‘之比的百分數來(lái)表示畸變,稱(chēng)為相對畸變


  • 短焦距鏡頭一般表現為桶形失真,長(cháng)焦距鏡頭一般表現為枕形失真。

  • 人眼感覺(jué)不到小于2%的畸變。在進(jìn)行精度較高的測量時(shí),需要校正畸變!



定焦距鏡頭

  • 變焦距鏡頭

  • 特殊鏡頭

  • 微距鏡頭(Macro)

      顯微鏡頭(Micro)
      遠心鏡頭(Telecentric)  

      紅外線(xiàn)鏡頭(Infrared)

      紫外線(xiàn)鏡頭(Ultraviolet)


鏡頭的分類(lèi)

定焦距鏡頭按等效焦距分為:

  • 魚(yú)眼鏡頭:6-16mm

  • 超廣角鏡頭:17-21mm

  • 廣角鏡頭:24-35mm

  • 標準鏡頭:45-75mm

  • 長(cháng)焦鏡頭:150-300mm

  • 超長(cháng)焦鏡頭:300mm以上


機器視覺(jué)鏡頭都是厚透鏡。但在大多數情況下,薄透鏡的幾何關(guān)系和參數計算,可以用來(lái)作為選擇鏡頭的依據。如您對3D視覺(jué)相機感興趣,可以登錄美城官網(wǎng)www.magichan.com查看詳情。如果您需要更多的信息,可直接與我們聯(lián)系,還可以提供技術(shù)支持。


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上海美城智能科技有限公司為行業(yè)提供領(lǐng)先的成像和視覺(jué)系統解決方案,高品質(zhì)的成像和視覺(jué)產(chǎn)品,以及專(zhuān)業(yè)化一體化的服務(wù)。公司致力于3D成像應用場(chǎng)景化研發(fā),推動(dòng)行業(yè)的3D應用發(fā)展,深度覆蓋工業(yè)、國防、科研、交通、3D交互和生命科學(xué)等行業(yè)。豐富的全球化合作資源和自主研發(fā)技術(shù)相結合,為客戶(hù)打造優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和方案


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