2005机器视觉培训教程第二讲梁学军终稿

第一节 工业镜头
第一节 工业镜头
内来自百度文库提要
基本概念 分类 成像原理及参数间关系
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第二讲： 第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
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第二讲： 第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
二、镜头的分类（5） 镜头的分类（ ）
远心镜头特性 物方远心镜头可以消除透视畸变， 物方远心镜头可以消除透视畸变，像方远心镜头可以获得更 好的像面照度的均匀性。 好的像面照度的均匀性。
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第一节 工业镜头
二、镜头的分类（1） 镜头的分类（ ）
按照等效焦距分为 按照等效焦距分为 等效焦距 广角镜头 等效焦距小于标准镜头（等效焦距为50mm）的镜头。特点 等效焦距小于标准镜头（等效焦距为 ）的镜头。 是最小工作距离短，景深大，视角大。常常表现为桶形畸变。 是最小工作距离短，景深大，视角大。常常表现为桶形畸变。 中焦距镜头 焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。 焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。通常情况下畸变 校正较好。 校正较好。 长焦距镜头 等效焦距超过200mm的镜头。工作距离长，放大比大，畸变 等效焦距超过 的镜头。工作距离长，放大比大， 的镜头 常常表现为枕形状畸变。 常常表现为枕形状畸变。 等效焦距计算方法： 等效焦距计算方法： 实际焦距× 实际焦距×43mm 镜头成像圆的直径
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机器视觉培训系列教程 基础入门培训
2005年9月22日～25日 北京 年 月 日 日
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第二讲
机器视觉中的图像采集技术 硬件基础知识） （硬件基础知识）
梁学军
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第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（8） 镜头基本概念（ ）
镜头的调制传递函数MTF 镜头的调制传递函数
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第一节 工业镜头
二、镜头的分类（4） 镜头的分类（ ）
关于远心镜头 远心指的是一种光学的设计模式： 远心指的是一种光学的设计模式：系统的出瞳和入瞳的位置 在无限远处。 在无限远处。
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第一节 工业镜头
二、镜头的分类（2） 镜头的分类（ ）
按照功能分 按照功能分 功能 变焦距镜头 镜头的焦距可以调节，镜头的视角， 镜头的焦距可以调节，镜头的视角，视野可变 定焦距镜头 镜头的焦距不能调节，镜头视角固定。 镜头的焦距不能调节，镜头视角固定。聚焦位置和光圈可以 调节 定光圈镜头 光圈不能调节，通常情况下聚焦也不能调节。 光圈不能调节，通常情况下聚焦也不能调节。
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第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（6） 镜头基本概念（ ）
分辨率 测量系统能够重现的最小的细节的尺寸常常用每毫米线 测量系统能够重现的最小的细节的尺寸常常用每毫米线 对来表示， 对来表示，也就是根据这个镜头能够分辨一毫米内多少 对直线。 对直线。选择镜头的时候必须注意厂商给出的分辨率的 定义方式。 定义方式。 lp/mm (line pair per mm) lp/mm是表征分辨率的最简单的指标，但不是最佳指 是表征分辨率的最简单的指标， 是表征分辨率的最简单的指标 最佳的指标是镜头的调制传递函数MTF。 标，最佳的指标是镜头的调制传递函数 。
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第一节 工业镜头
二、镜头的分类（3） 镜头的分类（ ）
按照用途分 按照用途分 用途 微距镜头（或者成为显微镜头） 微距镜头（或者成为显微镜头） 用于拍摄较小的目标具有很大的放大比 远心镜头 包括物方远心镜头和像方远心镜头以及双边远心镜头。 包括物方远心镜头和像方远心镜头以及双边远心镜头。
第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（2） 镜头基本概念（ ） 视野 (FOV)
图像采集设备所能够覆盖的范围， 图像采集设备所能够覆盖的范围，它可以是在监视器上可以见到的 范围，也可以使设备所输出的数字图像所能覆盖的最大范围。 范围，也可以使设备所输出的数字图像所能覆盖的最大范围。 最大/最小工作距离（ 最大 最小工作距离（Work Distance） 最小工作距离 ） 从物镜到被检测物体的距离的范围， 从物镜到被检测物体的距离的范围，小于最小工作距离大于最大工作 距离系统均不能正确成像。 距离系统均不能正确成像。 景深（ 景深（Depth Of Field） ） 在某个调焦位置上，景深内的物体都可以清晰成像。 在某个调焦位置上，景深内的物体都可以清晰成像。
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第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（9） 镜头基本概念（ ）
镜头的调制传递函数MTF 镜头的调制传递函数 MTF能够同时表征系统重现物方空间的几何和灰度细 能够同时表征系统重现物方空间的几何和灰度细 节能力，是衡量成像系统性能的最佳方式。 节能力，是衡量成像系统性能的最佳方式。 对于一个实际的成像系统， 对于一个实际的成像系统，细节密集地方的对比度要 小于细节稀疏位置的对比度 成像系统中的每个环节都对系统最终的MTF产生影像， 产生影像， 成像系统中的每个环节都对系统最终的 产生影像 包括滤色片，镜头，图像传感器，后期处理电路等等。 包括滤色片，镜头，图像传感器，后期处理电路等等。
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第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（5） 镜头基本概念（ ）
成像面 可以在镜头的像面上清晰成像的物方平面 光圈与F值 光圈与 值 光圈是一个用来控制镜头通光量装置， 光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头 表达光圈大小我们是用F值 内。表达光圈大小我们是用 值，如f1。4，f2，f2。8 。 ， ， 。 etc。 。 焦距 焦距是像方主面到像方焦点的距离。 焦距是像方主面到像方焦点的距离。如16mm， 25mm ，
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一、镜头基本概念（10） 镜头基本概念（ ）
系统的调制传递函数MTF 系统的调制传递函数
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第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（7） 镜头基本概念（ ）
镜头的调制传递函数MTF 镜头的调制传递函数
一、镜头基本概念(1) 镜头基本概念(1)
工作距离（ 工作距离（WD） ） 视 野 （ FOV ） （DOV） ）
成象面
面距离
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一、镜头基本概念（4） 镜头基本概念（ ）
镜头接口 – C-MOUNT 镜头的标准接口之一，镜头的接口螺纹参数： 镜头的标准接口之一，镜头的接口螺纹参数： 公称直径： 公称直径：1“ 螺距： 牙 螺距：32牙 – CS－Mount是C－Mount的一个变种，区别仅仅在于 的一个变种， － 是 － 的一个变种 镜头定位面到图像传感器光敏面的距离的不同， － 镜头定位面到图像传感器光敏面的距离的不同，C－ Mount 是17。5mm，CS－Mount是12。5mm。 。 ， － 是 。 。 – C/CS能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过 能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过1“。 能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过
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第一节 工业镜头
二、镜头各个参数间关系（2） 镜头各个参数间关系（ ）
光圈大通光能力大， 光圈大通光能力大，光圈 小通光能力小 光圈小则景深大， 光圈小则景深大，光圈大 则景深小
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一、镜头基本概念（3） 镜头基本概念（ ）
畸变 几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图像范围内不 同位置上的放大率存在的差异。 同位置上的放大率存在的差异。几何畸变主要包括径向畸 变和切向畸变。如枕形或桶形失真。 变和切向畸变。如枕形或桶形失真。
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二、镜头各个参数间关系（1） 镜头各个参数间关系（ ）
光圈大通光能力大， 光圈大通光能力大，光圈 小通光能力小； 小通光能力小； 光圈小则景深大， 光圈小则景深大，光圈大 则景深小； 则景深小；