3D視覺傳感器鏡頭的基本原理

3D機(jī)器視覺鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)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(jī)器視覺鏡頭都是厚透鏡。但在大多數(shù)情況下，薄透鏡的幾何關(guān)系和參數(shù)計(jì)算，可以用來作為選擇鏡頭的依據(jù)。

光學(xué)鏡頭的主要參數(shù)

視野(Fieldofview):或者叫視場(chǎng)角，圖像采集設(shè)備所能夠覆蓋的范圍，即和靶面上的圖像所對(duì)應(yīng)的物平面的尺寸;

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

景深(DepthOfField)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(nèi)鏡頭 都可以清晰成像。

相對(duì)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(duì)孔徑:它往往標(biāo)示在鏡頭上，如1:1.2或f/1.2;

光圈系數(shù):相對(duì)孔徑的倒數(shù)稱為光圈系數(shù)，用F表示。

分辨率(Resolution)

指在像面處鏡頭在單位毫米內(nèi)能夠分辨的黑白相間的條紋對(duì)數(shù)。

分辨率為1/2d，d為線寬。單位是”線對(duì)/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(shù)即為理想鏡頭的分辨率，λ為光的波長(zhǎng)，F(xiàn)為光圈系數(shù)值
NL=1/(1.22λ·F)

大多數(shù)便宜的鏡頭分辨率在50lp/mm，相當(dāng)于水平分辨率700個(gè)像素，用于對(duì)分辨率要求不高的視覺系統(tǒng)，和相當(dāng)于VGA級(jí)以下分辨率的相機(jī)相配。

百萬像素級(jí)以上的鏡頭，鏡頭分辨率可達(dá)100lp/mm及以上，和相當(dāng)于水平分辨率達(dá)1280的相機(jī)相配。

影響分辨率的主要因素:

鏡頭結(jié)構(gòu)、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(zhǎng)度，波長(zhǎng)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(zhǎng)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(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。

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(yīng)用中經(jīng)常將其與理想像高yo‘之比的百分?jǐn)?shù)來表示畸變，稱為相對(duì)畸變

短焦距鏡頭一般表現(xiàn)為桶形失真，長(zhǎng)焦距鏡頭一般表現(xiàn)為枕形失真。

人眼感覺不到小于2%的畸變。在進(jìn)行精度較高的測(cè)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(yuǎn)心鏡頭(Telecentric)

紅外線鏡頭(Infrared)

紫外線鏡頭(Ultraviolet)

鏡頭的分類

定焦距鏡頭按等效焦距分為:

魚眼鏡頭:6-16mm

超廣角鏡頭:17-21mm

廣角鏡頭:24-35mm

標(biāo)準(zhǔn)鏡頭:45-75mm

長(zhǎng)焦鏡頭:150-300mm

超長(zhǎng)焦鏡頭:300mm以上

機(jī)器視覺鏡頭都是厚透鏡。但在大多數(shù)情況下，薄透鏡的幾何關(guān)系和參數(shù)計(jì)算，可以用來作為選擇鏡頭的依據(jù)。如您對(duì)3D視覺相機(jī)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。

審核編輯：湯梓紅