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GiAi帶您詳解23個機器視覺工業(yè)鏡頭專業(yè)術(shù)語

2022-01-21 dpeng

在機器視覺系統(tǒng)中,鏡頭相當于人的眼睛,其主要作用是將目標的光學圖像聚焦在圖像傳感器(相機COMS)的光敏面陣上。視覺系統(tǒng)處理的所有圖像信息均通過鏡頭得到,鏡頭的質(zhì)量直接影響到視覺系統(tǒng)的整體性能。

下面GiAi帶您對機器視覺工業(yè)鏡頭的相關(guān)專業(yè)術(shù)語做以詳解。


一、失真

可分為枕形失真和桶形失真,如下圖示:

濾光片

二、電視失真:


實際邊長的歪曲形狀與理想的形狀的百分比算出的值。


三、光學倍率

濾光片

四、監(jiān)視放大

濾光片

計算方法:

濾光片

例:VS-MS1+10x鏡頭 1/2” CCD 照相機, 14”監(jiān)視器上的成像

濾光片

0.1mm的物體在監(jiān)視器得到的是44.45mm的成像

※有時根據(jù)TV監(jiān)視器的掃描狀態(tài),以上的簡易計算將有一些變化。


五、解析度


表示了所能見到了2點的間隔0.61x 使用波長(λ)/ NA=解析度(μ)以上的計算方法理論上可以計算出解析度,但不包括失真。

※使用波長為550nm

六、解像力

1mm中間可以看到黑白線的條數(shù)。單位(lp)/mm.




七、MTF(Modulation Transfer Function)


成像時再現(xiàn)物體表面的濃淡變化而使用的空間周波數(shù)和對比度。




八、工作距離(Working Distance)


鏡頭的鏡筒到物體的距離




九、O/I(Object to Imager)


物像間距離即物體到像間的長度。




十、成像圈


成像尺寸φ,要輸入相機感應(yīng)器尺寸。




十一、照相機 Mount


C-mount: 1' diameter x 32 TPI: FB: 17.526mm


CS-mount: 1' diameter x 32 TPI: FB: 12.526mm


F-mount: FB:46.5mm


M72-Mount: FB 廠家各有不同




十二、視野 (FOV)


視野指使用照相機以后看到的物體側(cè)的范圍


照相機有效區(qū)域的縱向長度(V)/光學倍率(M)=視野(V)


照相機有效區(qū)域的橫向長度(H)/光學倍率(M)=視野(H)


*技術(shù)資料上的視野范圍是指由光源及有效區(qū)域的一般數(shù)值計算出來的值。


照相機有效區(qū)域的縱向長度(V)or(H)=照相機一個畫素的尺寸×有効畫素數(shù)(V)or(H)來計算。

濾光片


十三、景深


景深是指成像后物體的距離。同樣,照相機側(cè)的范圍稱為焦點深度。具體的景深的值多少略有不同。




十四、焦距 (f)


f(Focal Length)光學系的后主點(H2)到焦點面的距離。




十五、FNO


鏡頭從無限遠時,亮度表示的數(shù)值,值越小越亮。FNO=焦距/入射孔徑或有効口徑=f/D




十六、實效F


有限距離時鏡頭的明亮度。


實效F = (1 +光學倍率) x F#


實效F = 光學倍率 / 2NA




十七、NA(Numerical Aperture)


物體側(cè)的 NA = sin u x n


成像側(cè)的NA' = sin u'x n'


如下圖所示 入社角度 u, 物體側(cè)折射率n, 成像側(cè)的折射率' n'


NA = NA' x 放大率



濾光片

十八、邊緣亮度


相對照度是指中央的照度與周邊的照度的百分比。


十九、遠心鏡頭s


主光線與鏡頭光源平行的鏡頭。有物體側(cè)的遠心,成像側(cè)的遠心,兩側(cè)的遠心行頭等方式。




二十、遠心


Telecentricity是指物體的倍率誤差。倍率誤差越小,Telecentricity越高。Telecentricity有各種不同的用途,在鏡頭使用前,把握Telecentricity很重要。遠心鏡頭的主光線與鏡頭的光軸平行,Telecentricity不好,遠心鏡頭的使用效果就不好;Telecentricity可以用下圖進行簡單的確認。

濾光片


二十一、景深 (DOF)


景深(Depth of Field)可以用以下的計算式計算出來:


景深 = 2 x Permissible COC x 實效F / 光學倍率2 = 允許誤差值 / (NA x 光學倍率)


(使用的是0.04mm的Permissible COC)


濾光片

濾光片


二十二、通風盤及解析度

濾光片

Airy Disk是指通過沒有失真的鏡頭在將光集中一點時,實際上形成的是一個同心圓。這個同心圓就叫做Airy Disk。Airy Disk的半徑r可以通過以下的計算公式計算出來。這個值稱為解析度。r= 0.61λ/NA  Airy Disk的半徑隨波長改變而改變,波長越長,光越難集中于一點。 例:NA0.07的鏡頭 波長550nm  r=0.61*0.55/0.07=4.8μ

二十三、 MTF 及解析度


MTF(Modulation Transfer Function) 是指物體表面的濃淡變化,成像側(cè)也被再現(xiàn)出來。表示鏡頭的成像性能,成像再現(xiàn)物體的對比度的程度。測試對比性能,用的是具有特定空間周波數(shù)的黑白間隔測試。空間周波數(shù)是指1mm的距離濃淡變化的程度。


圖1所示,黑白矩陣波,黑白的對比度為100%.這個對象被鏡頭攝影后,成像的對比度的變化被定量化?;旧希还苁裁寸R頭,都會出現(xiàn)對比度降低的情況。最終對比度降低至0%。,不能進行顏色的區(qū)別。

濾光片


濾光片


圖2、3顯示了物體側(cè)與成像側(cè)的空間周波數(shù)的變化。橫軸表示空間周波數(shù),縱軸表示亮度。物體側(cè)與成像側(cè)的對比度由A、B計算出來。MTF由A,B的比率計算出來。


    解析度與MTF的關(guān)系:解析度是指2點之間怎樣被分離認識的間隔。一般從解析度的值可以判斷出鏡頭的好壞,但是實際是MTF與解析度有很大的關(guān)系。圖4顯示了兩個不同鏡頭的MTF曲線。鏡頭a 解析度低但是具有高對比度。鏡頭b對比度低但是解析度高。

濾光片


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