3D視覺傳感器鏡頭的基本原理
3D機器視覺鏡頭的光學系統一般是由若干組透鏡組成。每組透鏡可能是一個單透鏡,也可能是由兩片或兩片以上單片透鏡互相膠合而成。
機器視覺鏡頭都是厚透鏡。但在大多數情況下,薄透鏡的幾何關系和參數計算,可以用來作為選擇鏡頭的依據。
光學鏡頭的主要參數
視野(Fieldofview):或者叫視場角,圖像采集設備所能夠覆蓋的范圍,即和靶面上的圖像所對應的物平面的尺寸;
工作距離(WorkingDistance):一般指鏡頭前端到被測物體的距離,小于最小工作距離系統一般不能清晰成像;
景深(DepthOfField)以鏡頭最佳聚焦時的WD為中心,前后存在一個范圍,在此范圍內鏡頭 都可以清晰成像。
相對孔徑: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;
最大相對孔徑:它往往標示在鏡頭上,如1:1.2或f/1.2;
光圈系數:相對孔徑的倒數稱為光圈系數,用F表示。
分辨率(Resolution)
指在像面處鏡頭在單位毫米內能夠分辨的黑白相間的條紋對數。
分辨率為1/2d,d為線寬。單位是”線對/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 其倒數即為理想鏡頭的分辨率,λ為光的波長,F為光圈系數值
NL=1/(1.22λ·F)
大多數便宜的鏡頭分辨率在50lp/mm,相當于水平分辨率700個像素,用于對分辨率要求不高的視覺系統,和相當于VGA級以下分辨率的相機相配。
百萬像素級以上的鏡頭,鏡頭分辨率可達100lp/mm及以上,和相當于水平分辨率達1280的相機相配。
影響分辨率的主要因素:
鏡頭結構、材質、加工精度等。其它因素:
鏡頭光圈越大,分辨率越高;
光波長度,波長越短分辨率越高;
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:
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
被攝物平面內的主軸外直線,經光學系統成像后變為曲線,則此光學系統的成像誤 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。
畸變定義為實際像高y‘與理想像高yo之差y’-yo‘,而在實際應用中經常將其與理想像高yo‘之比的百分數來表示畸變,稱為相對畸變
短焦距鏡頭一般表現為桶形失真,長焦距鏡頭一般表現為枕形失真。
人眼感覺不到小于2%的畸變。在進行精度較高的測量時,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
標準鏡頭:45-75mm
長焦鏡頭:150-300mm
超長焦鏡頭:300mm以上
機器視覺鏡頭都是厚透鏡。但在大多數情況下,薄透鏡的幾何關系和參數計算,可以用來作為選擇鏡頭的依據。如您對3D視覺相機感興趣,可以登錄美城官網www.magichan.com查看詳情。如果您需要更多的信息,可直接與我們聯系,還可以提供技術支持。
審核編輯:湯梓紅
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