機(jī)器(qì)視(shì)覺系統中，鏡頭相(xiàng)當于人(rén)的(de)眼 ★ ★睛，其主要(yào)作(zuò)用(yòng)是(shì× )将目标的(de)光(guāng)學圖像聚焦在圖像傳感器(qì)（相(xiàng)機(jī)★↓♣）的(de)光(guāng)敏面陣上(shàn☆™•g)。視(shì)覺系統處理(lǐ)的(de)所有(yǒu)圖像信息均通(tōng)過鏡頭得(α₩λde)到(dào)，鏡頭的(de)質量直接影(yǐng)響到(dào)視(shì)覺↓♥£×系統的(de)整體(tǐ)性能(néng)。下(xià)面對(du ¶↔&ì)機(jī)器(qì)視(shì)覺工(gōng)業(yè)鏡頭的(de)相(xiàng)關專業(yè)術(shù)語做(zuò)以詳解。

 一(yī)、失真 

二、電(diàn)視(shì)失真：

實際邊長(cháng)的(de)歪曲形狀與理(lǐ ≈™→)想的(de)形狀的(de)百分(fēn)比算™≠ ↑(suàn)出的(de)值。

 

三、光(guāng)學倍率

四、監視(shì)放(fàng)大(dà)

計(jì)算(suàn)方法：

 

 例：VS-MS1＋10x鏡頭 1/2&rdqu®®o; CCD 照(zhào)相(xiàng)機(jī), 14&® ♠rdquo;監視(shì)器(qì)上(shàng)的(de)成像∞₹♥≈

0.1mm的(de)物(wù)體(tǐ)在監視(shì)器(qì)得(de)到(dà↔ o)的(de)是(shì)44.45mm的(de)成像

※有(yǒu)時(shí)根據TV監視(sh∑ ©ì)器(qì)的(de)掃描狀态，以上(shàng)的(de)簡易計(±¥∏jì)算(suàn)将有(yǒu)一(yī)些(xiē)變化(huàβ↔)。

 

五、解析度

表示了(le)所能(néng)見(jiànλ₩✔↔)到(dào)了(le)2點的(de)間(jiān)隔0.61x 使∑® ™用(yòng)波長(cháng)(λ)/ NA=解© ™↓析度(μ)

以上(shàng)的(de)計(jì)算(suàn)方法理(lǐ)論上(shàng&₩★↕)可(kě)以計(jì)算(suàn)出解析度，但(dàn)不(bù)包括失真。

※使用(yòng)波長(cháng)為(wèi)550nm

 

六、解像力

１mm中間(jiān)可(kě)以看(kàn)到(dào)黑(hēi)白(bái)線的(β↑↓™de)條數(shù)。單位（lp）/mm.

 

七、MTF（Modulation Transfer Function）

成像時(shí)再現(xiàn)物(wù)體(tǐ★ ≥₽)表面的(de)濃淡變化(huà)而使用(yòng)的(dε↕e)空(kōng)間(jiān)周波數(shù)和(hé)對(←&$§duì)比度。

 

八、工(gōng)作(zuò)距離(lí)（Working α♦$↕;Distance）

鏡頭的(de)鏡筒到(dào)物(wù)體(tǐ)的(de)距離(≈☆λlí)

 

九、O/I（Object to&nbs'πβp;Imager）

物(wù)像間(jiān)距離(lí)即物(wù)體(tǐ)到(dào)像間(jiān)的(de)₩™↔長(cháng)度。

 

十、成像圈

成像尺寸φ，要(yào)輸入相(xiàng)機(jī)感應器(qì)尺寸。

 

十一(yī)、照(zhào)相(xiàng)∑‍機(jī) Mount

C-mount: 1" diameter&✔λnbsp;x 32 λφ★'TPI: FB: 17.526m≥ ¥m

CS-mount: 1" diameter&​$Ωnbsp;x 32 TPI: FB: ↑≤12.526mm

F-mount: FB:46.5m÷αm

M72-Mount: FB 廠​≤←Ω(chǎng)家(jiā)各有(yǒu)不(bù)同

 

十二、視(shì)野 (FOV)

視(shì)野指使用(yòng)照(zhào)相(xiàng)機(jī)以δ≈後看(kàn)到(dào)的(de)物(wù)體(tǐ)側的(de)•¶§♥範圍

照(zhào)相(xiàng)機(jī)有(yǒu)效區(qū)域的(de)縱向長(chá♣¥ng)度（V）/光(guāng)學倍率（M）＝視(shì)野（V）

照(zhào)相(xiàng)機(jī)有(​¥yǒu)效區(qū)域的(de)橫向長(cháng)度（H）/光(guāng)學£ ©&倍率（M）＝視(shì)野（H）

＊技(jì)術(shù)資料上(shàng)的(de)視δ↑✔≥(shì)野範圍是(shì)指由光(guāng)源及有(yǒu)效∑★↑™區(qū)域的(de)一(yī)般數(shù)值計(jì)算(suàn)出來(lá☆Ω≈i)的(de)值。

照(zhào)相(xiàng)機(jī)有(yǒ★★→≈u)效區(qū)域的(de)縱向長(cháng)度（V）or（H）=照(zh←®πào)相(xiàng)機(jī)一(yī)個(gè)畫(huà)素的(de)尺寸×₩≠ 有(yǒu)畫(huà)素數(shù)（V）or（H）

來(lái)計(jì)算(suàn)。

十三、景深

景深是(shì)指成像後物(wù)體(tǐ)的(de)距離($φ lí)。同樣，照(zhào)相(xiàng)機(jī)側的(de)範圍稱為(wèi)焦÷®∞φ點深度。具體(tǐ)的(de)景深的(de)值多(duō)少(shǎo)略有(yǒu)✔♦♠™不(bù)同。

 

十四、焦距 (ｆ)

ｆ（Focal Length）光(guāng×☆)學系的(de)後主點（H2）到(dào)焦點面的(de)距↓¥ ↓離(lí)。

 

十五、FNO

鏡頭從(cóng)無限遠(yuǎn)時(shí)，亮(liàng)∏φ度表示的(de)數(shù)值，值越小(x™→>iǎo)越亮(liàng)。FNO=焦距/入射孔徑或有(yǒu)口徑δ¥✘>=f/D

 

十六、實效F

有(yǒu)限距離(lí)時(shí)鏡頭的(de)明(míng)亮(l¥¶€iàng)度。

實效F = (1 +光(guān¥™↓g)學倍率) x F#

實效F = 光(guāng)學倍率  ‍/ 2NA

 

十七、NA（Numerical Aperture）

物(wù)體(tǐ)側的(de) N& A = sin u x&nb≤∑sp;n

成像側的(de)NA' = sin u'x n' →ε;

如(rú)下(xià)圖所示 入社角度&nbs'§‌σp;u, 物(wù)體(tǐ)側折射率n, ≥$♦成像側的(de)折射率' n'

NA = NA' x 放(fàng)大(dà)φ≤率

十八、邊緣亮(liàng)度

相(xiàng)對(duì)照(zhào)度是(shì)指€‍中央的(de)照(zhào)度與周邊的(de)照(zhào)度的(de)✔♠百分(fēn)比。   

   

十九、遠(yuǎn)心鏡頭s

主光(guāng)線與鏡頭光(guāng)源平行(xíng)的(de)≤✘鏡頭。有(yǒu)物(wù)體(tǐ)側的(de)遠(yuǎn)心'¶，成像側的(de)遠(yuǎn)心，兩側的(de✘&)遠(yuǎn)心行(xíng)頭等方式。

 

二十、遠(yuǎn)心

Telecentricity是(shì)指物(wù)體₽÷β(tǐ)的(de)倍率誤差。倍率誤差越小(xiǎo)，Telecentrici←‌←±ty越高(gāo)。Telecentriε​£city有(yǒu)各種不(bù)同的( <♥≠de)用(yòng)途，在鏡頭使用(yòng✔ε£)前，把握Telecentricity很(hěn)重要(yào)。遠(yuǎn)心鏡頭的(de₽¶)主光(guāng)線與鏡頭的(de)光(guāng)軸平行(xíng)，TeΩ"¥≥lecentricity不(bù)好(hǎo)，遠(yuǎn←∑γ )心鏡頭的(de)使用(yòng)效果就(jiù)不(b¶↔ù)好(hǎo)；Telecentricity可(kě)以用(π✔ ÷yòng)下(xià)圖進行(xíng)簡單的(de)确認。

二十一(yī)、景深 (DOF)

景深（Depth of Field）可(kě)以用(yòng)以'∏♠下(xià)的(de)計(jì)算(suàn)式計(jì¥✔)算(suàn)出來(lái)：

景深 = 2 x Permissible&nb∑αsp;COC x 實效F / 光(guāng)學倍率&↕✘→×sup2; = 允許誤差值&nbsλ$p;/ (NA x 光(guāng)學倍率)

(使用(yòng)的(de)是(shì)0.0>×≥♠4mm的(de)Permissible ™$COC)

二十二、通(tōng)風(fēng)盤及解析度

Airy Disk是(shì)指通(tōng)過沒有(yǒu)失真的(de$∞₹¥)鏡頭在将光(guāng)集中一(yī)點時(shí)，實際上(shàng)形成的(de)✔®是(shì)一(yī)個(gè)同心圓。這(zhè)個(gè)同心圓就(jiù)♥ €φ叫做(zuò)Airy Disk≈↓ε。Airy Disk的(de)半徑r可(kě)以通(tōng)過以下(xià)的$♥✘€(de)計(jì)算(suàn)公式計(jì)算(suàn)出來(lá"±₩i)。這(zhè)個(gè)值稱為(wèi)解析度。ｒ= 0.61λ/NA☆♠‌  Airy Disk的(de)半徑随波長(cháng)改變而改★♠'Ω變，波長(cháng)越長(cháng)，光(guāng)越難集中于一(yī)點。 例：'≠NA0.07的(de)鏡頭 波550nm&nbs¥¶↓p; r=0.61*0.55/0.07=4.8μ

    &nbs✘®&∑p;  

二十三、 MTF 及↔π解析度

MTF（Modulation Transfer∏‍₩∞ Function) 是(s∏ααhì)指物(wù)體(tǐ)表面的(de<★₽♦)濃淡變化(huà)，成像側也(yě)被再現(xiàn)出來(lái)。表示鏡頭的(de)成像✘ε性能(néng)，成像再現(xiàn)物(wù)體(tǐ)的(de)對(dα>φ‍uì)比度的(de)程度。測試對(duì)比性能(néng★→₩)，用(yòng)的(de)是(shì)具♦®有(yǒu)特定空(kōng)間(jiān)周波數(shù)的(de)黑(hēi)白(bái π)間(jiān)隔測試。空(kōng)間 ∑(jiān)周波數(shù)是(shì)指１mm的(de)距離(lí)濃淡變化(huà)的(de)​♦↔'程度。 

圖1所示，黑(hēi)白(bái)矩陣波，黑(hēi)白(bái★★β)的(de)對(duì)比度為(wèi)100%.這( ∑​σzhè)個(gè)對(duì)象被鏡頭攝影(yǐng)'‌♣≥後，成像的(de)對(duì)比度的(d≥☆β₽e)變化(huà)被定量化(huà)。基本上(shàng)，不(bù)管什(shén)麽鏡頭€§β§，都(dōu)會(huì)出現(xiàn)對(duì)比度降低(dī)的(↓‍de)情況。最終對(duì)比度降低(dī)至0%。，不(bù)能(néng)進行(xíng♣™)顔色的(de)區(qū)别。 

 

 

   &n↑≥•λbsp;圖2、3顯示了(le)物(wù)體(tǐ)側與成像側的(de)空↕☆β(kōng)間(jiān)周波數(shù)的(de)變化(huà)。橫軸表示空(kōng)間(j∞©α<iān)周波數(shù)，縱軸表示亮(l₹©iàng)度。物(wù)體(tǐ)側與成像側的(♦♥de)對(duì)比度由A、B計(jì)算(suàπ✘¥φn)出來(lái)。MTF由A,B的(de)比♠≥©'率計(jì)算(suàn)出來(lái)。 

    解析度與MTF的(de)關系：解λ↔> 析度是(shì)指2點之間(jiān)怎樣被分(fēn)離(lí)認識的(de)間(jiāλβn)隔。一(yī)般從(cóng)解析度的(de)值可(kě)以判斷出鏡頭的(de)好♠© (hǎo)壞，但(dàn)是(shì)實際是(shì)MTF與解析度有(yǒu)很(hěn)φγ↓∑大(dà)的(de)關系。圖4顯示了(lγ←¥©e)兩個(gè)不(bù)同鏡頭的(de)MTF曲線。鏡頭a 解析♠<度低(dī)但(dàn)是(shì)具有§€ (yǒu)高(gāo)對(duì)比度。鏡頭b對(duì)比度低(dī)但®Ω§(dàn)是(shì)解析度高(gāo)。