机器视觉中使用工业镜头的计算方式

工业相机精度计算公式

工业相机精度计算公式已知：目标长宽15 x 15mm，要求0.008mm 的精度幅宽按1.5倍，即1.5*15 = 22.5mm(1). 相机像素=幅宽/检测精度=22.5mm/0.008mm= 2812.5 pixel，相机分辨率为2812.5 x 2812.5 = 791万像素，考虑检测稳定性，按4个像素对应一个检测精度（边缘像素4，实际对长边和短边各放大2倍）。

实际相机分辨率为791x4 = 3164万像素常见像素：30万、130万、200万、300万、500万、900万、1200万、1400万、1600万、2000万、2500万、2900万、3100万、4700万、7100万等综上，3100万像素相机，这里考虑海康的MV-CH310-10GM 相机卷帘快门（Rolling Shutter）——拍摄静态物体多数CMOS图像传感器上使用的快门，其特征是逐行曝光，每一行的曝光时间不一致。

全局快门（Global Shutter）——拍摄运动物体CCD传感器和极少数CMOS传感器采用的快门，传感器上所有像素同时刻曝光。

（2）镜头焦距计算假设工作距离60mm系统放大倍率 = 芯片短边/视野短边 = 16.7/22.5 = 0.7422系统的分辨精度 = 像元尺寸/放大倍率 =3.45/0.7422 =4.648微米 < 8微米（客户需求），满足要求.镜头焦距为：f = 工作距离/(1+1/放大倍率) =60/(1+1/0.7422) = 25.56 毫米参考：勇哥的视觉实验：工业相机镜头焦距、工作距离、视野等选型的计算-视觉实验-少有人走的路 (skcircle) 文中提到的那个小程序，源代码里焦距计算公式不太一样，是用的第二种。

工业镜头视场倍率焦距之间的关系

工业镜头的视场、倍率、焦距之间的关系一、焦距的计算方法二、光学放大倍率的计算方法三、视场的计算方法四、视野表x12 0.55x0.73x0.92 252388 0.40x0.53x0.67 343 534 0.30x0.40x0.50 457712五、机器视觉中工业镜头的计算方式1、WD 物距工作距离（Work Distance，WD）。

2、FOV 视场视野（Field of View，FOV）3、DOV 景深（Depth of Field）。

4、Ho:视野的高度5、Hi:摄像机有效成像面的高度(Hi来代表传感器像面的大小) 6、PMAG:镜头的放大倍数7、f:镜头的焦距8、LE:镜头像平面的扩充距离要了解 CCD 尺寸，首先必须先认识在工程师眼中“1英吋”的定义是什么？业界通用的规范就是 1英吋 CCD尺寸= 长 12.8mm ×宽 9.6mm = 对角线为 16mm 之对应面积。

透过“勾股定理”.可得出该三角之三边比例为4：3：5；换句话说，我无须给你完整的面积参数，只要给你该三角形最长一边长度，你就可以透过简单的定理换算回来。

而且面积对角线长度就是16除以那个分母。

有了固定单位的 CCD 尺寸就不难了解余下 CCD Size 比例定义了，例如:1）1/2" CCD的对角线就是 1"的一半为8mm，面积约为 1/4；2）1/4" CCD的对角线就是 1"的1/4，即为 4mm，面积约为1/16。

所以，得出这样的结论，就是1/2.5inch CCD感光面积<1/1.8inch。

六、相机和镜头选择技巧1、相机的主要参数:感光面积SS（Sensor Size）2、镜头的主要参数:焦距FL（Focal Length）最小物距Dmin（minimum Focal Distance）3、其他参数:视野FOV（Field of View）像素pixelFOVmin=SS（Dmin/FL）如:SS=6.4mm，Dmin=8in，FL=12mm pixel=640*480则:FOVmin=6.4（8/12）=4.23mm 4.23/640=0.007mm如果精度要求为0.01mm，1pixels=0.007mm<0.01mm结论:可以达到设想的精度七、工业相机传感器尺寸大小：1/4″:(3.2mm×2.4mm)；1/3″:(4.8mm×3.6mm)；1/2″:(6.4mm×4.8mm)；2/3″:(8.8mm×6.6mm)；1″:(12.8mm×9.6mm)；机器视觉工业镜头的相关专业术语详解机器视觉系统中，镜头相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的光敏面阵上。

机器视觉中使用工业镜头的计算方式

机器视觉中使用工业镜头的计算方式
1、WD物距工作距离(Work Distance，WD)。
2、FOV视场视野(Field of View，FOV)
3、DOV景深(Depth of Field)。
4、Ho:视野的高度
5、Hi:摄像机有效成像面的高度(Hi来代表传感器像面的大小)
6、PMAG:镜头的放大倍数
7、f:镜头的焦距
8、LE:镜头像平面的扩充距离
相机和镜头选择技巧
1、相机的主要参数:
感光面积SS(Sensor Size)
2、镜头的主要参数:
焦距FL(Focal Length)
最小物距Dmin(minimum Focal Distance)
3、其他参数:
视野FOV(Field of View)
像ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱpixel
宽＝6.4/0.2＝32(mm)
电子放大率＝14×25.4/8＝44.45(倍)
显示器放大率＝0.2×44.45＝8.89(倍) (1寸＝25.4mm)
视场
视场是镜头与CCD相机连接时物体可被看见的范围大小
视场的大小是:(CCD格式大小)/(光学放大率)
例子:光学放大率＝0.2X，CCD1/2〃(4.8mm长，6.4mm宽)
视场大小:长＝4.8/0.2＝24(mm)
FOVmin=SS(Dmin/FL)
如:SS=6.4mm，Dmin=8in，FL=12mmpixel=640*480
则:FOVmin=6.4(8/12)=4.23mm4.23/640=0.007mm
如果精度要求为0.01mm，1pixels=0.007mm<0.01mm
结论:可以达到设想的精度
光学放大率

机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道

机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道镜头的参数指标光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。

在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标聚焦在图像传感器的光敏面上。

镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能;合理选择并安装光学镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。

1.镜头的相关参数1焦距焦距是光学镜头的重要参数，通常用 f 来表示。

焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。

由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头;如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。

2光阑系数即光通量，用 F 表示，以镜头焦距 f 和通光孔径 D 的比值来衡量。

每个镜头上都标有最大 F 值，例如6mm/F1.4 代表最大孔径为 4.29 毫米。

光通量与 F 值的平方成反比关系，F 值越小，光通量越大。

镜头上光圈指数序列的标值为 1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22 等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的 2 倍。

也就是说镜头的通光孔径分别是 1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号 2 倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。

3景深摄影时向某景物调焦，在该景物的前后形成一个清晰区，这个清晰区称为全景深，简称景深。

决定景深的三个基本因素: 光圈光圈大小与景深成反比，光圈越大，景深越小。

焦距焦距长短与景深成反比，焦距越大，景深越小。

物距物距大小与景深成正比，物距越大，景深越大。

机器视觉(1)

第二节工业相机
一、工业相机的基本概念（1）
传感器的尺寸
图像传感器感光区域的面积大小。这个尺寸直接决定了整个系统的物理放大率。如：1/3“、1/2” 等。绝大多数模拟相机的传感器的长宽比例是4： 3 (H：V)，数字相机的长宽比例则包括多种：1： 1，16：9，3：2 etc。
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
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（3）
按照用途分
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。
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（4）
关于远心镜头
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。
MTF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。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，包括滤色片，镜头，图像传感器，后期处理电路等等。
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
实际焦距×43mm 镜头成像圆的直径
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（2）
按照功能分
变焦距镜头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。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。
美制 RS – 170 Norm
欧制 CCIR - Norm
640 480 480

FA工业镜头机器视觉镜头 ppt课件

成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。
八、工作距离（Working Distance）
镜头的镜筒到物体的距离
ppt课件
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十一、照相机 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 厂家各有不同
十二、视野 (FOV)
视野指使用照相机以后看到的物体侧的范围
照相机有效区域的纵向长度（V）/光学倍率（M）＝视野（V）
照相机有效区域的横向长度（H）/光学倍率（M）＝视野（H）
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＊技术资料上的视野范围是指由光源及有效区域的一般数值计算出来的值。
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十八、边缘亮度
相对照度是指中央的照度与周边的照度的百分比。
十九、远心镜头s
主光线与镜头光源平行的镜头。有物体侧的远心，成像侧的远心，两侧的远心行头等方式。
二十、远心
Telecentricity是指物体的倍率误差。倍率误差越小， Telecentricity越高。Telecentricity有各种不同的用途，在镜头使用前，把握Telecentricity很重要。
十五、FNO
镜头从无限远时，亮度表示的数值，值越小越亮。FNO= 焦距/入射孔径或有効口径=f/D
十六、实效F
有限距离时镜头的明亮度。
实效F = (1 +光学倍率) x F# 实效F = 光学倍率 / 2NA
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十七、NA（Numerical Aperture）

镜头计算方法及相关术语

远心镜头计算公式远心镜头计算公式：：光学倍率=相机芯片尺寸相机芯片尺寸（（长、宽）/视野视野（（长、宽）镜头支持靶面镜头支持靶面尺寸尺寸尺寸≥≥相机靶面尺寸相机芯片尺寸2/3 长8.45mm 宽 7.07mm1/2 长6.4mm 宽 4.8mm1/3 长4.8mm 宽 3.6mm1/4 长3.2mm 宽 2.4mm1/2.5 长5.12mm 宽3.84mm1/1.8 长7.13mm 宽 5.37mm1/2.3 长6.16mm 宽 4.62mm机器视觉系统中，工业镜头相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的光敏面阵上。

视觉系统处理的所有图像信息均通过工业镜头得到，工业镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。

下面对机器视觉工业镜头的相关专业术语做以详解。

一、远心光学系统远心光学系统：：指主光线平行于工业镜头光学轴的光学系统。

而光从物体朝向镜头发出，与光学轴保持平行，甚至在轴外同样如此，则称为物体侧远心光学系统。

：二、远心镜头远心镜头：远心镜头指主光线与镜头光源平行的工业镜头。

有物方远心，像方远心，双侧远心。

普通工业镜头主光线与镜头光轴有角度，因此工件上下移动时，像的大小有变化。

双侧远心境头主物方，像方均为主光线与光轴平行光圈可变，可以得到高的景深，比物方远心境头更能得到稳定的像最适合于测量用图像处理光学系统，但是大型化成本高物方远心境头只是物方主光线与镜头主轴平行工件上下变化，图像的大小基本不会变化使用同轴落射照明时的必要条件，小型化亦可对应像方远心境头只是像方主光线与镜头光轴平行相机侧即使有安装个体差，也可以吸收摄影倍率的变化用于色偏移补偿，摄像机本应都采用这种镜头三、远心光学系统的特色远心光学系统的特色：：优点优点：：更小的尺寸。

减少镜头数量，可降低成本。

缺点缺点：：上下移动物体表面时，会改变物体尺寸或位置。

优点优点：：上下移动物体表面时，不会改变物体尺寸或位置。

使用同轴照明时。

工业镜头视场、倍率、焦距之间的关系

五、机器视觉中工业镜头的计算方式1、WD 物距工作距离（WorkDistance，WD）。

?2、FOV 视场视野（Field ofView，FOV）3、DOV 景深（Depth ofField）。

?4、Ho:视野的高度5、Hi:摄像机有效成像面的高度(Hi来代表传感器像面的大小) 6、PMAG:镜头的放大倍数?7、f:镜头的焦距?8、LE:镜头像平面的扩充距离要了解 CCD 尺寸，首先必须先认识在工程师眼中“1英寸”的定义是什么？业界通用的规范就是 1英寸 CCD尺寸= 长 12.8mm ×宽 9.6mm = 对角线为16mm 之对应面积。

透过“勾股定理”.可得出该三角之三边比例为4：3：5；换句话说，我无须给你完整的面积参数，只要给你该三角形最长一边长度，你就可以透过简单的定理换算回来。

而且面积对角线长度就是16除以那个分母。

有了固定单位的 CCD 尺寸就不难了解余下 CCD Size 比例定义了，例如:1）1/2" CCD的对角线就是 1"的一半为8mm，面积约为 1/4；2）1/4" CCD的对角线就是 1"的1/4，即为 4mm，面积约为1/16。

所以，得出这样的结论，就是1/2.5inch CCD感光面积<1/1.8inch。

六、相机和镜头选择技巧1、相机的主要参数:? 感光面积SS（Sensor Size）2、镜头的主要参数:焦距FL（Focal Length）最小物距Dmin（minimum Focal Distance）3、其他参数:视野FOV（Field of View）? 七、工业相机传感器尺寸大小：1/4″:(3.2mm×2.4mm)；????1/3″:(4.8mm×3.6mm)；1/2″:(6.4mm×4.8mm)；????2/3″:(8.8mm×6.6mm)；1″:(12.8mm×9.6mm)；像素pixel ?FOVmin=SS（Dmin/FL）如:SS=6.4mm，Dmin=8in，FL=12mm pixel=640*480则:FOVmin=6.4（8/12）=4.23mm 4.23/640=0.007mm如果精度要求为0.01mm，1pixels=0.007mm<0.01mm结论:可以达到设想的精度机器视觉工业镜头的相关专业术语详解机器视觉系统中，镜头相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的光敏面阵上。

工业相机焦距和视野计算方式

工业相机焦距和视野计算方式
工业相机焦距和视野的计算方式主要取决于相机的传感器尺寸和镜头的焦距。

1. 传感器尺寸：工业相机通常使用不同尺寸的传感器，如1/4英寸、1/3英寸、1/
2.3英寸等。

传感器尺寸越大，其捕捉到的视野范围就越宽。

2. 镜头焦距：镜头焦距是指镜头的焦点到传感器的距离。

焦距越短，其视野范围就越宽。

计算方式：
视野角度 = 2 * arctan(传感器尺寸 / (2 * 焦距))
其中，视野角度以弧度表示。

如果希望将角度转换为角度制，可以将以上计算结果乘以180/π。

需要注意的是，不同相机厂商对于焦距和视野的计算方式可能存在差异，因此在具体使用时还需参考相应相机厂商的文档和说明。

工业镜头视场、倍率、焦距之间的关系

工业镜头视场、倍率、焦距之间的关系一、焦距的计算方法二、光学放大倍率的计算方法三、视场的计算方法四、视野表五、机器视觉中工业镜头的计算方式1、WD 物距工作距离（Work Distance，WD）2、FOV 视场视野（Field of View，FOV）3、DOV 景深（Depth of Field）4、Ho:视野的高度5、Hi:摄像机有效成像面的高度(Hi来代表传感器像面的大小)6、PMAG:镜头的放大倍数7、f:镜头的焦距8、LE:镜头像平面的扩充距离六、相机和镜头选择技巧1、相机的主要参数:感光面积SS（Sensor Size）2、镜头的主要参数:焦距FL（Focal Length）最小物距Dmin（minimum Focal Distance）3、其他参数:视野FOV（Field of View）像素pixelFOVmin=SS（Dmin/FL）如:SS=6.4mm，Dmin=8in，FL=12mm pixel=640*480 则:FOVmin=6.4（8/12）=4.23mm 4.23/640=0.007mm如果精度要求为0.01mm，1pixels=0.007mm<0.01mm 结论:可以达到设想的精度七、工业相机传感器尺寸大小：1/4″:(3.2mm×2.4mm)； 1/3″:(4.8mm×3.6mm)；1/2″:(6.4mm×4.8mm)； 2/3″:(8.8mm×6.6mm)；1″:(12.8mm×9.6mm)；八、光学放大率机器视觉系统中，镜头相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的光敏面阵上。

视觉系统处理的所有图像信息均通过镜头得到，镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。

下面对机器视觉工业镜头的相关专业术语做以详解。

一、失真可分为枕形失真和桶形失真，如下图示：二、电视失真：实际边长的歪曲形状与理想的形状的百分比算出的值。

机器视觉之工业镜头的选型公式(附CCD芯片尺寸表)

工业镜头的选型公式(附CCD芯片尺寸表)
工业镜头的焦距(f mm)可以根据FOV(视场), WD(工作距离) 和CD芯片尺寸计算出来:
FOV视场指被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄取物体距离(WD)，镜头焦距(F)及CCD芯片尺寸确定的
1、镜头的焦距，视场大小、工作距离、光学倍率计算如下:
光学倍率＝ CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)
D芯片的尺寸表:
1.1英寸——靶面尺寸为宽12mm*高12mm，对角线17mm
1英寸 ——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm
2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm
1/1.8英寸——靶面尺寸为宽7.2mm*高5.4mm，对角线9mm
1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm
1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm
1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm
焦距f ＝ WD × CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)
视场FOV ( H or V) ＝物距WD × CCD芯片尺寸( H or V) /焦距f
视场FOV( H or V) ＝ CCD芯片尺寸( H or V) /光学倍率
工作距离WD= f(焦距）× CCD芯片尺寸/FOV( H or V)

FA工业镜头机器视觉镜头-专业术语详解

图4显示了两个不同镜头的MTF曲线。镜头a 解析度低但是具有高对比度。镜头b对比度低但是解析度高。
二十三、 MTF 及解析度
MTF（Modulation Transfer Function) 是指物体表面的浓淡变化，成像侧也被再现出来。表示镜头的成像性能，成像再现物体的对比度的程度。测试对比性能，用的是具有特定空间周波数的黑白间隔测试。空间周波数是指１mm 的距离浓淡变化图1所示，黑白矩阵波，黑白的对比度为100%.这个对象被镜头摄影后，成像的对比度的变化被定量化。基本上，不管什么镜头，都会出现对比度降低的情况。最终对比度降低至0%。不能进行颜色的区别。的程度。
七、MTF（Modulation Transfer Function）成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。八、工作距离（Working Distance）镜头的镜筒到物体的距离
十一、照相机 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 厂家各有不同十二、视野 (FOV)
远心镜头的主光线与镜头的光轴平行，Telecentricity不好，
远心镜头的使用效果就不好；Telecentricity可以用下图进
行简单的确认。
二十一、景深 (DOF)
景深（Depth of Field）可以用以下的计算式计算出来：景深 = 2 x Permissible COC x 实效F / 光学倍率²= 允许误差值 / (NA x 光学倍率)
十八、边缘亮度

工业镜头视场倍率焦距之间的关系

工业镜头视场倍率焦距之间的关系GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-五、机器视觉中工业镜头的计算方式1、WD 物距工作距离（WorkDistance，WD）。

2、FOV 视场视野（Field of View，FOV）3、DOV 景深（Depth of Field）。

4、Ho:视野的高度5、Hi:摄像机有效成像面的高度(Hi来代表传感器像面的大小) 6、PMAG:镜头的放大倍数7、f:镜头的焦距8、LE:镜头像平面的扩充距离要了解 CCD 尺寸，首先必须先认识在工程师眼中“1英吋”的定义是什么？业界通用的规范就是 1英吋 CCD尺寸= 长 12.8mm ×宽 9.6mm = 对角线为 16mm 之对应面积。

透过“勾股定理”.可得出该三角之三边比例为4：3：5；换句话说，我无须给你完整的面积参数，只要给你该三角形最长一边长度，你就可以透过简单的定理换算回来。

而且面积对角线长度就是16除以那个分母。

有了固定单位的 CCD 尺寸就不难了解余下 CCD Size 比例定义了，例如:1）1/2" CCD的对角线就是 1"的一半为8mm，面积约为 1/4；2）1/4" CCD的对角线就是 1"的1/4，即为 4mm，面积约为1/16。

所以，得出这样的结论，就是1/2.5inch CCD感光面积<1/1.8inch。

六、相机和镜头选择技巧1、相机的主要参数:感光面积SS（Sensor Size）2、镜头的主要参数:焦距FL（Focal Length）最小物距Dmin（minimum Focal Distance）3、其他参数:视野FOV（Field of View）像素pixelFOVmin=SS（Dmin/FL）如:SS=6.4mm，Dmin=8in，FL=12mm pixel=640*480则:FOVmin=6.4（8/12）=4.23mm 4.23/640=0.007mm如果精度要求为0.01mm，1pixels=0.007mm<0.01mm结论:可以达到设想的精度七、工业相机传感器尺寸大小：1/4″:(3.2mm×2.4mm)；1/3″:(4.8mm×3.6mm)；1/2″:(6.4mm×4.8mm)；2/3″:(8.8mm×6.6mm)；1″:(12.8mm×9.6mm)；机器视觉工业镜头的相关专业术语详解机器视觉系统中，镜头相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的光敏面阵上。