為什么在一些視覺檢測(cè)場(chǎng)景下配備遠(yuǎn)心鏡頭？

鏡頭（低通濾波器，完成信號(hào)傳遞）

接口形式：C-Mount/CS-Mount/F-Mount/Others

鏡頭類型：標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)心、廣角、近攝、遠(yuǎn)攝等

選擇依據(jù)：相機(jī)接口/物距/拍攝范圍/CCD尺寸/畸變的允許范圍/放大率/焦距/光圈等

光圈與景深

光圈（Aperture）

景深（Depth of Field）

光圈越大景深越小

與鏡頭相關(guān)參數(shù)

放大率

焦距

對(duì)焦范圍

f-N F數(shù)

失真

視場(chǎng)

收集光線的能力

景深

分辨率

失真

分辨率和調(diào)制傳遞函數(shù)MTF

成像系統(tǒng)的品質(zhì)通常用調(diào)制傳遞函數(shù)MTF來(lái)描述，其定義如下：

表征分辨率的指標(biāo)是MTF

MTF描述的是成像系統(tǒng)的空間頻率響應(yīng)。下圖為佳能鏡頭實(shí)例。

藍(lán)實(shí)線：鏡頭+膠片的MTF；

藍(lán)虛線：鏡頭的MTF.

由100%到2%的對(duì)比度圖形.MTF=50%為中等對(duì)比度，MTF=2%認(rèn)為是人視覺對(duì)比度的極限，低于2%無(wú)法分辯。

系統(tǒng)傳遞函數(shù)

CCD傳遞函數(shù)

其中 p為像元間距，a為像元尺寸，k為角頻率，而h（x）為單位脈沖響應(yīng)

CCD像面上，每毫米像元數(shù)的1/2稱為該CCD的Nyquist頻率。 如XC-75CE，水平像元尺寸為8.6um，垂直像元尺寸為8.3um。該CCD水平和垂直Nyquist頻率分別為： 1000/（2X8.6）= 58 lp/mm 1000（2х8.3）= 60 lp/mm

光學(xué)系統(tǒng)的組成

鏡頭（低通濾波器，完成信號(hào)傳遞）

反光鏡（改變光路）

棱鏡、分光鏡、聚光棒（鏡）

光源、偏光片、濾光片等

接口：主要有螺口和卡口兩種

螺口：0.75（M42/M58/M72等）、C/CS（32thread/inch）

卡口：F口（Nikon）、Cannon，Petax等

為什么在一些視覺檢測(cè)場(chǎng)景下配備遠(yuǎn)心鏡頭？

在測(cè)量系統(tǒng)中，物距常發(fā)生變化，從而使像高發(fā)生變化，所以測(cè)得的物體尺寸也發(fā)生變化，即產(chǎn)生了測(cè)量誤差；即使物距是固定的，也會(huì)因?yàn)镃CD敏感表面不易精確調(diào)整在像平面上，同樣也會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。 采用遠(yuǎn)心物鏡中的像方遠(yuǎn)心物鏡可以消除物距變化帶來(lái)的測(cè)量誤差，而物方遠(yuǎn)心物鏡則可以消除CCD位置不準(zhǔn)帶來(lái)的測(cè)量誤差。

在用于測(cè)量的機(jī)器視覺中，有一些因素影響測(cè)量精度或重復(fù)性。 a）物體位置變化引起比例尺改變； b）畸變 c）投影誤差 d）物體邊緣測(cè)量誤差大 有一種鏡頭可以很大程度上降低以上誤差，甚至消除這些誤差，這種鏡頭就是遠(yuǎn)心鏡頭。 如果一個(gè)鏡頭的投影中心在無(wú)窮遠(yuǎn)，稱其為物方遠(yuǎn)心鏡頭。

遠(yuǎn)心鏡頭在機(jī)器視覺中的應(yīng)用

投影誤差的改善

遠(yuǎn)心鏡頭可以改善普通鏡頭測(cè)量中的邊緣效應(yīng)

普通鏡頭測(cè)量時(shí)，由于投影誤差（物體晃動(dòng)）和周圍雜光的影響，測(cè)量精度降低。

遠(yuǎn)心鏡頭可以改善由于物體晃動(dòng)和周圍雜光的影響，提高測(cè)量精度。

為了更大程度的消除邊緣效應(yīng)的影響，采用與鏡頭匹配的遠(yuǎn)心光路照明系統(tǒng)。

遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點(diǎn)：

沒(méi)有視差畸變

是尺寸測(cè)量的理想鏡頭

可以在工作距離變化的條件下精密測(cè)量

不對(duì)的觀點(diǎn)：

遠(yuǎn)心鏡頭景深長(zhǎng)

只有遠(yuǎn)心鏡頭才能完成精密測(cè)量

遠(yuǎn)心光路成像是機(jī)器視覺中一個(gè)很重要的原理。但是它有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，那就是遠(yuǎn)心鏡頭的口徑至少要與需要觀察的物體尺寸相等或更大。這也是為什么遠(yuǎn)心鏡頭非常貴的原因之一。

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