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工業(yè)鏡頭主要參數(shù)將直接影響成像質(zhì)量

發(fā)布時(shí)間:2022-04-09 15:51:53 最后更新:2022-05-24 17:19:01 瀏覽次數(shù):1582

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用中,好的鏡頭就相當(dāng)于人擁有好的眼睛,其作用是將光學(xué)圖像聚焦在圖像傳感器的光敏面陣上。一個(gè)高質(zhì)量的工業(yè)鏡頭,在分辨率、明銳度、景深等方面都有很好的體現(xiàn),對(duì)各種圖像的校正也比較好,但其價(jià)格也會(huì)相應(yīng)的提高。

 

在選擇工業(yè)相機(jī)的同時(shí)選擇合適的鏡頭,你可能認(rèn)為自己需要的是高分辨率的相機(jī),但是卻沒(méi)有選擇性價(jià)比高的鏡頭去搭配,最后可能在高分辨率相機(jī)上浪費(fèi)錢(qián)。一個(gè)高性價(jià)比鏡頭,不僅體現(xiàn)在圖像效果的層面上,也體現(xiàn)視覺(jué)項(xiàng)目的成本預(yù)算中。所以,如果我們掌握一些選擇鏡頭的規(guī)律和經(jīng)驗(yàn),就可以使用同檔次的鏡頭達(dá)到更好的效果。

 

不同類型的工業(yè)鏡頭,成像質(zhì)量也各不相同;即使類型相同,其成像質(zhì)量也有著很大的差異,主要是因?yàn)殓R頭材質(zhì)、加工精度和鏡片結(jié)構(gòu)等因素造成的,所以也導(dǎo)致不同檔次的鏡頭價(jià)格有著巨大的差異。

 

行業(yè)中一般用光學(xué)傳遞函數(shù)OTF(Optical Transfer Function)來(lái)綜合評(píng)價(jià)某個(gè)鏡頭成像質(zhì)量的好與壞,光學(xué)傳遞函數(shù),即光學(xué)系統(tǒng)傳遞的是亮度沿空間分布的信息,當(dāng)它在傳遞被拍物圖像數(shù)據(jù)信息時(shí),被傳遞為各空間頻率的正弦波信號(hào),其調(diào)制度和位相在成實(shí)際像時(shí)的變化,均為空間頻率的函數(shù)。

 

像差則是影響圖像質(zhì)量的重要因素,常見(jiàn)的像差有:·球差:由主軸上某一物點(diǎn)向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束,經(jīng)光學(xué)折射后,由同一物點(diǎn)散射的光束經(jīng)過(guò)透鏡后,不交在同一位置上,以至在主軸上的理想像平面處,形成一個(gè)漫射光斑,即此現(xiàn)象稱為球差。 

 

慧差:由位于主軸外的某一軸外物點(diǎn),向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束,經(jīng)該光學(xué)系列折射后,若在理想像平面處不能結(jié)成清晰點(diǎn),而是結(jié)成拖著明亮尾巴的慧星形光斑,則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為慧差。 

 

像散:由位于主軸外的某一軸外物點(diǎn),向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的斜射單色圓錐形光束,經(jīng)該光學(xué)系列折射后,不能結(jié)成一個(gè)清晰像點(diǎn),而只能結(jié)成一彌散光斑,則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為像散。 

 

場(chǎng)曲:垂直于主軸的平面物體經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所結(jié)成的清晰影像,若不在一垂直 于主軸的像平面內(nèi),而在一以主軸為對(duì)稱的彎曲表面上,即最佳像面為一曲面,則此光學(xué)系統(tǒng)的 成像誤差稱為場(chǎng)曲。

 

色差:由白色物體向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出一束白光,經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射后,各色光不能會(huì)聚于一點(diǎn)上,而形成一彩色像斑,稱為色差。畸變:被拍平面內(nèi)的主軸外直線,經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像后變?yōu)榍€,則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為畸變。

 

評(píng)價(jià)鏡頭質(zhì)量時(shí)還會(huì)從分辨率、明銳度和景深等實(shí)用參數(shù)判斷:1、 分辨率:又稱鑒別率、解像力,指鏡頭清晰分辨被攝景物纖維細(xì)節(jié)的能力,制約鏡頭分辨率的原因是光的衍射現(xiàn)象,即衍射光斑。2、 明銳度:也稱對(duì)比度,是指圖像中最亮和最暗的部分的對(duì)比度。3、 景深:調(diào)焦物平面前后的能形成相對(duì)清晰影像的實(shí)物縱深距離,也就是能獲得相對(duì)清晰影像的景物空間深度范圍,稱為景深。4、 最大相對(duì)孔徑與光圈系數(shù):相對(duì)孔徑,是指該鏡頭的入射光孔直徑(D)與焦距(f)之比,即:相對(duì)孔徑=D/ f 。相對(duì)孔徑的倒數(shù)稱為光圈系數(shù)。

 

工業(yè)鏡頭質(zhì)量的好壞,直接影響到圖像質(zhì)量的效果,最終影響到機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的整體性能,鏡頭主要參數(shù)對(duì)成像質(zhì)量的影響:1、焦距大小的影響焦距越小,景深越大;焦距越小,畸變?cè)酱螅唤咕嘣叫?,漸暈現(xiàn)象越嚴(yán)重,使像差邊緣的照度降低。2、 光圈大小的影響光圈越大,圖像亮度越高;光圈越大,景深越小;光圈越大,分辨率越高;光圈越大,球差和慧差越嚴(yán)重;光圈越大,漸暈現(xiàn)象越嚴(yán)重,光場(chǎng)照度越不均勻。3、圖像中心與邊緣的影響圖像中心較邊緣分辨率高;圖像中心較邊緣光場(chǎng)照度高;像圖像中心較邊緣畸變??;4、光波的影響在相同的相機(jī)及鏡頭參數(shù)條件下,視覺(jué)光源的光波波長(zhǎng)越短,鏡頭的分辨力越高。所以在精密測(cè)量的視覺(jué)系統(tǒng)項(xiàng)目中,盡量采用短波長(zhǎng)的單色光作為照明光源,對(duì)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和圖像精度有很大的作用。

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