机器视觉系统中镜头的选用技巧
相机、镜头、光源如何选择（建议收藏）
相机、镜头、光源如何选择（建议收藏）机器视觉在跨多个学科的行业和研究领域实现了令人兴奋的新进展。
设计机器视觉系统似乎令人生畏，本文概述了机器视觉系统的不同方面，目的是帮助相机、镜头、光源的选择。
相机机器视觉相机中的传感器是一项技术，可从视场(FOV) 中的相应对象创建图像。
传感器是相机中规格最多的部分，它决定了相机的一些最重要的特性。
这些重要特性包括但不限于传感器尺寸、像素尺寸、光谱特性和快门类型。
由于适用于不同目的、应用和技术的相机型号种类繁多，因此了解相机的应用非常重要。
最常见的相机接口是通用串行总线(USB) 和千兆以太网 (GigE)，这些接口提供标准化的数据传输协议和软件兼容性。
此外，相机接口决定了数据传输速度和相机同步等规格USB 3.1 Gen 1 是一种通用接口，数据传输速率限制在 5 Gb/s 左右。
GigE 连接范围从 1000 Mb/s 到 10 Gb/s。
数据传输速度影响帧速率。
对于在FOV 中快速移动的物体，与USB 接口相关的更快数据传输速率可能是比 USB 接口更好的选择，尤其是对于实时视频捕获。
通常，USB 为相机供电。
默认情况下，大多数GigE 接口不为摄像机供电。
但是，某些 GigE 接口可以使用以太网供电 (PoE) 或输入/输出连接 (GPIO)。
这些 PoE 和 GPIO 接口将需要额外的电缆和电源。
传感器尺寸决定了FOV 的大小和系统的主要放大倍率(PMAG)。
图1 显示了用于传感器格式的命名约定，该命名约定基于1930 年代至 1990 年代用于电视摄像机的过时阴极射线摄像机管。
带有数字的命名约定不提供有关它们所指的传感器尺寸的直接信息。
但是，规格表上为成像镜头指定了最大传感器格式。
如果相机传感器大于镜头的最大传感器格式，则传感器边缘会变暗；这种现象称为渐晕。
在选择成像镜头时，传感器尺寸兼容性很重要。
主要用于机器视觉相机的传感器技术有两种。
CCD和CMOS传感器，两者都将光转换为电子信号。
远心镜头如何进行参数选型
远心镜头如何进行参数选型远心镜头是一种用于工业视觉领域的光学镜头，广泛应用于机器视觉、自动化检测等领域。
在选择远心镜头时，需要考虑许多参数，包括工作距离、视场角、焦距等。
本文将详细介绍远心镜头参数的意义和选择方法。
工作距离远心镜头的工作距离，也叫作工作距，指的是从镜头到被测物体的最短距离。
不同的远心镜头工作距离不同，通常在100mm至300mm之间。
选择工作距离需要考虑被测物体的大小和工作场景的环境。
如果被测物体较小，比如小于50mm，那么工作距应该选择较小的镜头，以保证能够清晰地观察被测物体。
如果被测物体较大，那么就需要选择较大的工作距离的镜头。
此外，工作场景的环境也应该考虑，如果环境狭小，需要选择较短的工作距离镜头。
视场角视场角是指镜头所能捕获到的场景大小，通常用度数来表示。
例如，30mm镜头的视场角能够捕获到400mm×300mm的场景。
视场角与焦距有关，焦距越大，视场角越小，焦距越小，视场角越大。
在选择视场角时需要考虑被测物体的大小和工作场景，如果被测物体较小，则需要选择较小的视场角，以便捕获到被测物体的全部内容。
如果被测物体较大，则需要选择较大的视场角，以便在一定距离内捕获到其全部内容。
此外，还需要考虑工作场景是否需要全景视野，如果需要，则需要选择大视场角的远心镜头。
焦距远心镜头的焦距是指镜头的焦点到像面的距离。
焦距越大，放大率越小，视场角越小。
焦距和工作距离有关，通常，大工作距离的远心镜头焦距也会相对较大。
在选择焦距时，需要考虑被测物体的大小、所需放大率和工作距离。
如果比较小的被测物体需要高放大率时，需要使用较大焦距的远心镜头。
如果远心镜头所需工作距离较远，则需要使用较大焦距的镜头来压缩远心镜头的感光面积。
其他参数除了工作距离、视场角和焦距，还有许多其他参数需要考虑。
例如，光学畸变需要保持在一定范围内，否则会影响成像效果；分辨率需要达到应用要求；光学线性度需要保持在一定水平。
机器视觉系统中镜头的选择
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第 ６ 期
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相 机 的焦距 一 般 印刻在 镜 筒 的外 圆周上 ， 单位 为 ｍｍ．
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相 机镜 头 是 由多 个 一定 直径 的透 镜 组 成 ， 中一 其 般 还设 置一 个 直径 可 变 的金 属 光孔 ， 以 限制 进 入 镜 用 头 的光 束 的大小 ， 这个光 孔 通常称 为 “ 孔径 光 阑” 孔 径 ． 光 阑对 它前 方 （ 物方 ） 的光学 元件所 成 的像 ， 为“ 射 称 入
工业镜头相关参数
工业镜头相关参数工业镜头是一种用于工业应用的专用光学镜头，广泛应用于机器视觉系统、工业自动化设备、医疗设备等领域。
在选择和使用工业镜头时，了解相关参数是非常重要的。
本文将介绍一些常见的工业镜头相关参数，帮助读者更好地理解和选择适合自己需求的工业镜头。
1. 焦距 (Focal Length)焦距是工业镜头最基本的参数之一，它决定了镜头的放大倍率和视场角。
焦距越长，所拍摄的场景越小，放大倍率越大；焦距越短，所拍摄的场景越大，放大倍率越小。
一般来说，焦距越长的镜头适用于需要放大细节的应用，焦距越短的镜头适用于需要拍摄大范围场景的应用。
2. 对焦范围 (Focus Range)对焦范围是指工业镜头能够清晰对焦的距离范围。
在工业应用中，对焦范围通常需要根据实际需求来选择。
对焦范围较小的镜头适合需要对焦于近距离物体的应用，对焦范围较大的镜头适合对焦于远距离物体的应用。
3. 光学口径 (Optical Aperture)光学口径是指工业镜头镜片的直径大小，决定了镜头能够通过的光线量。
光学口径越大，镜头能够通过的光线越多，适用于低光条件下的拍摄。
光学口径对应的F值也是评估镜头透光能力的指标，F值越小，透光能力越强。
4. 图像传感器尺寸 (Image Sensor Size)图像传感器尺寸是指工业相机所使用的图像传感器的尺寸大小。
工业镜头的图像传感器尺寸需要与相机的图像传感器尺寸相匹配才能获得最佳的成像效果。
常见的图像传感器尺寸有1/3英寸、1/2英寸、2/3英寸等。
5. 解析度 (Resolution)解析度是指工业镜头能够捕捉和呈现的图像细节数量和清晰度。
解析度通常以水平线对应的图像细节数量来表示，单位为线对每毫米。
较高的解析度意味着镜头能够捕捉更多的细节并提供更清晰的图像。
6. 失真率 (Distortion)失真率是评估工业镜头图像形变程度的指标。
镜头失真会使图像形状发生扭曲或拉伸，影响成像的准确性。
低失真率的工业镜头能够提供更真实、更准确的图像。
工业镜头选型技巧有哪些？
上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发工业镜头选型技巧有哪些？在机器视觉系统中工业相机、图像处理软件和机器视觉光源固然很重要，但是光学镜头也是系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。
所以其作用亦不可或缺，系统若想完全发挥其功能，工业镜头必须要能够满足要求才行。
选择合适的工业镜头，是降低机器视觉系统成本，提高系统稳定性的重要步骤。
当为视觉系统选择镜头的时候，应该分析下面几个因素，就可以针对具体应用确定合适的镜头。
距离约束自动化机器视觉系统和装配线所需的空间差异很大，不同的系统应用需要不同的安装空间。
所谓的工作距离，是指当图像在焦距范围内的时候，物体和工业相机镜头前端的距离。
它限制了视觉系统以及和视觉系统一起工作的设备所需要的空间。
景深光学系统的性能取决于允许的图像模糊程度，模糊可能源于物体平面或者图像平面的位置漂移。
景深是指由探测器移动引起的可以接受的模糊范围，它依赖于工作F数，可以用来衡量镜头的聚光能力。
物体特性上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发 在为机器视觉系统选择工业镜头之前，必须确定物体特性和分析环境。
这个可视区域叫做无遮挡视场（FOV），相机芯片大小对于确定FOV所需要的光学放大倍数是非常重要的。
视野FOV：拍摄目标的大小。
工作距离WD：工业相机（镜头）到目标的距离。
配合使用工业相机的芯片大小。
由上面三个参数，可以确定使用镜头的焦距。
是否需要光学变焦：有些项目需要对不同的层面的目标进行拍摄的，所以可能需要考虑光学变焦镜头。
是否需要自动光圈：有些案例，周围光照不一致，需要考虑自动光圈，以保证图像亮度的一致性。
是否需要自动对焦：如果物体会出现在不同的层面，可以考虑自动对焦功能。
上海嘉肯光电科技有限公司是一家专业从事机器视觉光源的研发、生产和销售为一体的高新技术企业。
以工业检测、机器视觉、图像处理、科学研究等领域为主要研发及经营方向。
此外，公司还代理工业镜头、工业相机、图像采集卡、图像处理软件和各类视觉附件。
机器视觉技术与应用实战-FA镜头和远心镜头
芯镜头
《机器视觉技术与应用实战》
FA镜头参数介绍
下表是一款500万分辨率镜头参数说明，可以支持2/3以下传感器芯片尺寸的相机。
《机器视觉技术与应用实战》
镜头的辅助器件
1 扩焦镜：安装在镜头和相机之间，改变焦距，但是物距不变。
《机器视觉技术与应用实战》
镜头的辅助器件
2 近摄接圈：安装在镜头和相机之间，可单独或者组合使用，是近距离成像的有效辅助配件。
FA镜头一般有定焦镜头和变焦镜头，定焦镜头有对焦调节环和光圈调节环，变焦镜头则会多一个变焦调 节环如下图
《机器视觉技术与应用实战》
FA镜头的选型
选择FA镜头需要考虑以下几点，FA镜头能否满足技术要求 工作距离 景深 视野 分辨率 畸变 FA镜头能否满足技术要求 1）被测量物体是否在同一个测量平面，不在同一平面放大倍率是不同的。 2）FA镜头畸变小于1%是否影响检测结果 3）视差也就是当物距变大时，FA镜头对物体的放大倍数也会改变； 4）FA镜头镜头的解析度能不能满足要求； 5）由于视觉光源的几何特性，而造成的图像边缘位置的不确定性。不适当光源干扰下造成边界的确定性
《机器视觉技术与应用实战》
《机器视觉技术与应用实战》
（4） 镜头的视野 视野 (Field of view)：简称FOV,或者叫视场角，图像采集设备所能够覆盖的范围，即和靶面上的图像所对应 的物平面的尺寸；前面介绍过它和工作距离，镜头焦距和相机传感器芯片尺寸有关。相机标定和视觉精度也 需要视野的准确尺寸。
机器视觉镜头选型原则
机器视觉镜头选型原则机器视觉是一种通过使用相机和其他传感器来模拟人类视觉以实现目标检测和识别的技术。
在机器视觉中，选择合适的镜头是至关重要的，因为它直接关系到图像质量和视觉算法的性能。
以下是一些机器视觉镜头选型的原则和参考内容。
1. 分辨率：分辨率是指镜头能够捕捉细节的能力。
在选择镜头时，应根据需要的应用和要求选择适当的分辨率。
如果需要检测和识别小尺寸的目标或精细的图像特征，需要选择具有较高分辨率的镜头。
2. 焦距：焦距决定了镜头的视场范围和放大倍率。
对于机器视觉应用，焦距的选择应根据需要的视场范围和目标大小来确定。
较长的焦距可以提供更大的视场，但放大倍率较小；而较短的焦距可以提供更大的放大倍率，但视场较小。
3. 光圈：光圈是控制镜头进入的光线量的孔径大小。
较大的光圈可以提供更多的光线，使图像更明亮，但深度-of-field 相对较浅；而较小的光圈可以提供更深的景深范围，但可能需要较长的曝光时间。
光圈的选择应根据可用的光照条件和需要的景深来确定。
4. 畸变：镜头畸变是指镜头图像与实际对象之间的形状偏差。
选择镜头时，应尽量选择具有较小畸变的镜头，以确保图像准确地反映出实际场景。
5. 透过率：透过率是指镜头对光线透过的能力。
一个高透过率的镜头可以捕捉到更多的光线，提供更明亮和清晰的图像。
因此，在选择镜头时，应尽量选择具有高透过率的镜头。
6. 调焦和变焦：一些机器视觉应用可能需要在检测和识别过程中动态调整焦距。
因此，在选择镜头时，应考虑是否需要具有自动调焦或变焦功能。
7. 传感器尺寸：镜头的传感器尺寸应与相机传感器尺寸匹配。
如果相机使用较小的传感器，选择适当尺寸的镜头以确保最佳的图像质量和性能。
8. 适应环境：在选择机器视觉镜头时，还需要考虑应用的环境条件，例如室内还是室外，光照条件等。
根据环境中的光线质量和强度，选择镜头的特定设计和材料。
总的来说，在选择机器视觉镜头时，需要综合考虑应用需求、图像质量、光照条件以及环境要素等因素。
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。
机器视觉选型相机规则
机器视觉选型相机规则机器视觉是一种模拟人眼进行图像识别和处理的技术，广泛应用于工业自动化、无人驾驶、安防监控等领域。
而相机作为机器视觉的重要组成部分，其选型规则对于机器视觉系统的性能和稳定性具有关键影响。
本文将从分辨率、帧率、感光元件、镜头、接口等方面介绍相机选型的规则。
一、分辨率相机的分辨率是指图像的像素数量，通常用横向像素数和纵向像素数表示。
分辨率越高，图像细节越丰富，但也会增加图像处理的计算量。
在选择相机分辨率时，需根据实际应用场景和需求来确定，避免过高或过低的分辨率。
二、帧率帧率是指相机每秒传输的图像帧数，常用单位为fps（Frames Per Second）。
帧率越高，图像的连续性越好，适用于高速运动物体的检测和追踪。
但高帧率相机通常价格昂贵，且会增加数据处理的复杂度。
三、感光元件感光元件是相机的核心部件，决定了图像的质量和灵敏度。
常见的感光元件有CCD和CMOS两种。
CCD感光元件具有较高的图像质量和低噪声特性，适用于对图像质量要求较高的应用场景；而CMOS感光元件则具有低功耗、高速度、集成度高等优势，适用于对帧率要求较高的应用场景。
四、镜头镜头是相机的光学系统，直接影响图像的清晰度和视场范围。
选择镜头时，需考虑焦距、光圈、视场角等参数。
焦距决定了镜头的放大倍数，光圈决定了镜头的透光能力，视场角决定了镜头的拍摄范围。
根据实际需求，选择合适的镜头参数，以获得清晰、准确的图像。
五、接口相机与其他设备的连接通常通过接口完成，常见的接口有USB、GigE、Camera Link等。
USB接口简单易用，适用于小型相机和低带宽应用；GigE接口具有较高的传输速度和稳定性，适用于大带宽应用；Camera Link接口则适用于对图像传输速度和稳定性要求较高的应用。
总结起来，机器视觉选型相机的规则包括分辨率、帧率、感光元件、镜头和接口。
在选型时，需根据实际应用需求和预算来确定各项参数。
同时，还需要考虑相机的稳定性、可靠性和兼容性等因素，以确保机器视觉系统的正常运行和性能表现。
机器视觉镜头选型原则
机器视觉镜头选型原则机器视觉镜头是机器视觉系统中一个至关重要的组成部分，其选型直接影响到整个系统的性能和可靠性。
在进行机器视觉镜头选型时，需要考虑以下几个原则：1. 分辨率：镜头的分辨率是指镜头可以捕捉到的最小细节，它对于机器视觉系统中物体识别和测量的准确性非常重要。
选择具有高分辨率的镜头可以更好地捕获细节，提高系统的准确性。
2. 焦距：焦距是指镜头的聚焦能力，它决定了镜头的视场大小和物体的放大倍数。
在选型时，需要根据实际应用需求来选择适当的焦距。
对于需要监测远距离物体的应用，可以选择长焦距镜头；而对于需要监测近距离物体的应用，可以选择短焦距镜头。
3. 光圈：光圈是指镜头的最大光线通量，它决定了镜头的透光能力和图像的亮度。
在选型时，需要考虑光线条件，并选择适当的光圈大小以确保图像质量。
一般来说，较大的光圈可以提供更好的透光能力和图像亮度，但可能会导致景深较浅；而较小的光圈则可以提供较深的景深，但可能会影响图像亮度。
4. 像高：像高是指在传感器上的图像高度，它决定了图像的视角和图像质量。
在选型时，需要根据实际应用需求来选择适当的像高。
较大的像高可以提供更大的视角，但可能会导致图像失真和畸变；而较小的像高可以提供更好的图像质量，但可能会限制视角。
5. 套件：在选型时，还可以考虑选择配套的镜头套件。
镜头套件是指由镜头、适配器和其他配件组成的整套系统，可以提供更好的光学性能和便捷的安装和调整。
根据实际需求，可以选择适配器，使镜头能够适配不同的相机和传感器；同时，还可以选择其他配件，如滤光镜和遮光罩，以提高图像质量和系统性能。
综上所述，机器视觉镜头选型需要综合考虑分辨率、焦距、光圈、像高和套件等因素。
在选择时，需要根据实际应用需求和场景特点来权衡各个因素，并选择最适合的镜头来提高机器视觉系统的性能和可靠性。
机器视觉镜头选型原则
机器视觉镜头选型原则
机器视觉技术在各个领域的应用越来越广泛，镜头选型是机器视觉系统设计中至关重
要的一环。
以下是一些常见的机器视觉镜头选型原则：
1. 分辨率：分辨率是指镜头对图像细节的捕获能力。
根据应用需求，选取具有足够
高分辨率的镜头，以确保系统可以识别并处理所需的图像细节。
2. 焦距和视场角：焦距和视场角决定了镜头的视野范围。
根据具体应用场景，选择
适当的焦距和视场角，以确保系统可以覆盖所需的区域。
3. 光圈：光圈决定了镜头的光线透过能力，直接关系到图像的亮度和对比度。
根据
环境光照条件和应用需求，选择合适的光圈，以确保系统能够获得清晰明亮的图像。
4. 镜头类型：根据具体应用需求，选择合适的镜头类型，如定焦镜头、变焦镜头、
鱼眼镜头等。
不同类型的镜头适用于不同的场景和任务，需综合考虑。
5. 调焦方式：选择合适的镜头调焦方式，可以根据应用需求进行自动焦距调整或手
动调焦。
自动调焦镜头适用于需要经常变化焦距的场景，手动调焦镜头适用于需要固定焦
距的场景。
6. 镜头质量：选择高质量的镜头，以确保图像的准确性和可靠性。
镜头的光学性能、扭曲和色散等因素都会直接影响系统的视觉性能。
7. 镜头尺寸和适配：根据机器视觉系统的结构和要求，选取合适尺寸的镜头，并确
保其能够与其他设备和配件兼容。
8. 成本和性价比：考虑机器视觉系统的预算和性能需求，综合考虑镜头的价格和性
价比，选择最符合实际需求的镜头。
以上是一些常见的机器视觉镜头选型原则，根据具体应用需求和系统设计，可以结合
实际情况进行调整和优化。
工业机器视觉的使用教程和技巧
工业机器视觉的使用教程和技巧工业机器视觉是现代工业生产中的重要技术手段，通过利用相机、图像处理系统和相关软硬件设备，对工业生产中的物体进行图像采集、处理和分析，实现自动检测、测量和控制。
下面将为您介绍工业机器视觉的使用教程和技巧，帮助您更好地应用这一技术。
一、工业机器视觉的教程1. 了解机器视觉系统的基本原理：机器视觉系统主要由相机、光源、图像采集卡、图像处理软件和机器控制器组成。
在使用前，需要了解机器视觉系统的基本原理和组成部件的工作原理。
2. 学习图像采集技巧：图像采集是机器视觉的基础，良好的图像质量对于后续的图像处理和分析至关重要。
在采集图像时，需要注意光源的选择、曝光时间的控制、拍摄角度等因素，确保所采集的图像清晰、准确。
3. 掌握图像处理技术：图像处理是机器视觉的核心环节，包括图像滤波、边缘检测、特征提取等处理步骤。
学习图像处理算法和工具的使用，掌握图像处理过程中常用的方法和技巧，能够有效地提升图像处理的效果。
4. 学习机器学习技术：机器学习是工业机器视觉中的重要技术手段，通过训练模型，使机器视觉系统能够自动学习和识别特定的图像特征。
学习机器学习算法和相应的编程工具，能够快速构建和训练模型，提高机器视觉系统的准确性和稳定性。
5. 熟悉工业应用场景：不同的工业应用场景对于机器视觉系统的要求也不同，需要了解具体的应用需求和限制。
例如，在检测产品质量时需要关注尺寸、形状、缺陷等因素；在物体定位和识别时需要关注姿态、位置、模式等因素。
二、工业机器视觉的技巧1. 合理选择相机和镜头：相机和镜头是机器视觉系统的核心组件，需要根据应用需要选择合适的相机和镜头。
在选择相机时，要考虑分辨率、灵敏度、帧率等参数，以及相机与图像处理系统的兼容性；在选择镜头时，要考虑焦距、视场角、光圈等参数，以及镜头与相机的适配性。
2. 合理设计光源系统：光源是机器视觉中的重要组成部分，对于图像的亮度、对比度和色彩质量有着重要影响。
工业相机技术答疑(机器视觉入门之摄像头篇)
深圳市科视创科技有限公司
Shenzhen Costrong Technology Co.,Ltd
工业相机的问与答
品质的 CMOS 成像芯片，包括：Micron、 CMOSIS、Cypress 等。 3. 速度 CCD 采用逐个光敏输出，只能按照规定的程序输出，速度较慢。CMOS 有多个电荷-电压转换器和行列开关
帧图像进行处理一次，因此可以达到很高的帧率。 3.线阵相机可以不间断的连续采集和处理； 线阵相机可以对直线运动的物体（直线导轨，滚筒上的纸张，织物，印刷品，传送带上的物体等）进行连
续采集。 4.线阵相机有更简单合理的构造。 与面阵相机相比，线阵相机不会浪费分辨率采集到无用数据。
问：什么是智能工业相机？
问： 工业相机都有哪些接口？ 11
答： 接口是指相机与镜头之间的借口，常用的镜头的借口有 C 口，CS 口，F 口。 问： 工业相机是怎么分类的？
答： 1. 按照芯片结构分类：CCD 相机 & CMOS 相机
12
2. 按照传感器结构分： 面阵相机 & 线阵相机
3. 按照输出模式分类：模拟相机 & 数字相机
拍摄 2-3 幅图像。
4.工业相机输出的是裸数据，它的光谱范围也往往比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，普遍应用
于机器视觉系统中。而普通相机拍摄的图片，它的光谱范围只适合人眼视觉，并且经过了 MPEG 压缩，图像质量
也较差
问： 如何选择线阵相机？
答： 1.计算分辨率；幅宽除以最小检测精度得出每行需要的像素。
介于 0 和 25 之间的数字代表一定的亮度指标。10bit 数据就有 1024 个灰阶而 12bit 有 4096 个灰阶。每一个应用我 们都要仔细考虑是否需要非常细腻的灰度等级。从 8bit 上升到 10bit 或者 12bit 的确可以增强测量的精度，但是也 同时降低了系统的速度，并且提高了系统集成的难度（线缆增加，尺寸变大），因此我们也要慎重选择。
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)
机器视觉镜头选型原则
机器视觉镜头选型原则机器视觉镜头是机器视觉系统中至关重要的组成部分，它的选型直接影响到系统的性能和功能实现。
在进行机器视觉镜头选型时，需要考虑以下几个原则：1. 分辨率：分辨率是镜头的关键指标之一，它决定了镜头能够捕捉到的图像细节。
在选型时，要根据实际应用需求来确定所需的分辨率，避免过高或过低的分辨率带来的问题。
一般而言，高分辨率适用于需要精细检测的应用，而低分辨率则适用于对细节要求不高的应用。
2. 焦距：焦距决定了镜头的视角和成像距离。
焦距较短的镜头具有较广的视角，适用于需要较大范围监测的场景；而焦距较长的镜头则具有较窄的视角，适用于对远处目标进行观测和检测的场景。
在选型时，要结合实际应用需求，选择合适的焦距。
3. 光圈：光圈是调节镜头进光量的机构，它决定了镜头的光学性能。
光圈较大的镜头具有良好的低光照条件下成像能力，适用于光线较暗的环境；而光圈较小的镜头适用于光照条件较好的环境。
根据实际光照条件，选择合适的光圈范围。
4. 畸变：畸变是镜头图像失真的一种现象，会影响到图像的准确性和稳定性。
在选型时，要选择具有较低畸变率的镜头，以获得更真实、更准确的图像。
5. 特殊功能：一些镜头具有特殊的功能，如变焦、自动对焦、图像稳定等。
在选型时，要根据实际应用需求，确定是否需要这些特殊功能，并选择具备这些功能的镜头。
6. 成本效益：镜头的成本是选型的重要参考因素之一。
在选型时，要根据预算限制，选择符合需求但又具有良好性价比的镜头。
可以通过对不同品牌、型号的镜头进行对比，综合考虑其性能、质量和价格等因素。
7. 适应环境：机器视觉系统在不同的应用环境下，镜头的选型也会有所差异。
例如，室内环境和室外环境的光照条件、温度、湿度等都会对镜头的性能产生影响。
在选型时，要考虑到所处的具体应用环境，选择适应该环境的镜头。
总之，机器视觉镜头的选型应根据具体的应用需求和环境条件，选择符合分辨率、焦距、光圈、畸变、成本效益等要求的镜头。
CCD工业相机镜头的参数与选型
CCD工业相机镜头的参数与选型CCD工业相机是一种专门用于工业应用的相机，它具有高分辨率、高速度和高灵敏度的特点，广泛应用于机器视觉、自动化检测、工业测量等领域。
而镜头作为CCD工业相机的核心部件之一，对于相机的成像效果和应用性能起着至关重要的作用。
在选择CCD工业相机镜头时，需要考虑以下几个关键参数：1.焦距：焦距是指镜头的焦点到成像传感器的距离。
不同焦距的镜头可以实现不同的视场范围和放大倍率。
对于需要长距离拍摄或广角拍摄的应用，可以选择较长焦距或较短焦距的镜头。
2.光圈：光圈是指镜头的最大透光面积，决定了镜头的光线透过量。
较大的光圈可以增加相机的灵敏度，适用于低光环境下的拍摄。
同时，光圈还会影响镜头的景深，较大的光圈可以实现浅景深效果，适用于需要突出主体的拍摄。
3. 分辨率：分辨率是指镜头能够捕捉的最小细节，通常以线对线对分辨力（LP/mm）来表示。
较高的分辨率可以提供更清晰的图像，适用于对细节要求较高的应用。
但是，高分辨率的镜头通常会更昂贵，因此需要根据具体应用需求进行选择。
4.像场尺寸：像场尺寸是指镜头可覆盖的成像传感器的最大尺寸。
不同的相机可能采用不同大小的成像传感器，因此需要确保镜头的像场尺寸与相机的成像传感器兼容。
5.接口类型：镜头的接口类型需要与相机的接口类型相匹配。
常见的接口类型包括C口、CS口和F口等。
其中，C口和CS口是较为常见的工业相机接口类型，C口适用于焦距较长的镜头，而CS口适用于焦距较短的镜头。
6.布局：布局是指镜头的尺寸和形状。
在选择镜头时，需要考虑相机的安装空间和应用环境，选择适合的布局类型，如标准型、紧凑型、微型等。
7.镜头材质：镜头的材质会影响成像质量和镜头的耐用性。
一般来说，高质量的镜头采用优质的光学玻璃材料，具有较低的色散和畸变，可以提供更准确的成像效果。
8.特殊功能：一些高级的CCD工业相机镜头可能还具有特殊功能，如自动对焦、自动光圈控制、防抖等。
这些功能可以提高相机的便利性和拍摄效果，但通常会增加镜头的成本。
如何选择机器视觉镜头？
一、镜头主要参数1.焦距（Focal Length）焦距是从镜头的中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离。
焦距的大小决定着视角的大小，焦距数值小，视角大，所观察的范围也大；焦距数值大，视角小，观察范围小。
根据焦距能否调节，可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。
2.光圈(Iris)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8mm/F1.4代表最大孔径为 5.7毫米。
F值越小，光圈越大，F值越大，光圈越小。
3.对应最大CCD尺寸(Sensor Size)镜头成像直径可覆盖的最大CCD芯片尺寸。
主要有：1/2″、2/3″、1″和1″以上。
4.接口(Mount)镜头与相机的连接方式。
常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75等。
5.景深(Depth of FieldDOF)景深是指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，其影像仍然清晰的范围。
景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化。
光圈越大，景深越小；光圈越小、景深越大。
焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大。
距离拍摄体越近时，景深越小；距离拍摄体越远时，景深越大。
6.分辨率(Resolution)分辨率代表镜头记录物体细节的能力，以每毫米里面能够分辨黑白对线的数量为计量单位：“线对/毫米”（lp/mm）。
分辨率越高的镜头成像越清晰。
7、工作距离(Working distanceWD)镜头第一个工作面到被测物体的距离。
8、视野范围(Field of ViewFOV)相机实际拍到区域的尺寸。
9、光学放大倍数(Magnification?)CCD/FOV，即芯片尺寸除以视野范围。
10、数值孔径(Numerical ApertureNA)数值孔径等于由物体与物镜间媒质的折射率n与物镜孔径角的一半（a\2）的正弦值的乘积，计算公式为N.A=n*sin a/2。
数值孔径与其它光学参数有着密切的关系，它与分辨率成正比，与放大率成正比。
机器视觉工业镜头计算方法
工业镜头基本参数（二）
2009年3月28日艾菲特光电
四．工业镜头的视角，焦距?
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。
三．镜头的光圈，F值?
光圈的主要作用是通过控制镜头光量的大小满足成像所需的合适照度。光圈越大，靶面成像照度越大，摄像机输出信号强度越大，信噪比越高。?
可以理解，通光孔径越大，通过的光量越大；但我们关心的是到达芯片的光量，而焦距越长，意味着芯片离镜头中心越远，相应的光就越弱，所以，标准光圈大小的参数应该与两个变量有关，孔径，焦距。?
光圈系数，即F值即是用来来表征光圈的大小的参数。它等于镜头焦距f和通光孔径D之比。光通量与F值的平方成反比关系，F值越小，光通量越大。F值的规律是后一个值正好是前一个数值的√2 倍，所以，光圈调大一挡，光量减少2倍。常用值为1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等几个等级。
一般光圈都可以调节，从而有手动光圈(manual iris)和自动光圈(autoiris)之分。?
监控相机一般都比较小，甚至小于1/3英寸；工业相机稍微大一些，一般1/2英寸到1英寸不等；传统的135相机底片比当前的一般感光芯片都大，36mm×24mm（1.4英寸×0.9英寸），画面对角线长度为43mm（1.7英寸），即是1.7英寸的，120中幅相机，其感光面尺寸有三种：45×60mm、60×60mm和90×60mm，可见画幅更大。
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专栏292006年2月刊 自动化博览Selection Technique of Lens in Machine Vision System1 概述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。
镜头是机器视觉系统中的重要组件，对成像质量有着关键性的作用，它对成像质量的几个最主要指标都有影响，包括：分辨率、对比度、景深及各种像差。
镜头不仅种类繁多，而且质量差异也非常大，但一般用户在进行系统设计时往往对镜头的选择重视不够，导致不能得到理想的图像，甚至导致系统开发失败。
本文的目的是通过对各种常见镜头的分类及主要参数介绍，总结各种因素之间的相互关系，使读者掌握机器视觉系统中镜头的选用技巧。
2 机器视觉系统中常用镜头的分类(1) 根据有效像场的大小划分把摄影镜头安装在一很大的伸缩暗箱前端，并在该暗箱后端安装一块很大的磨砂玻璃，当将镜头光圈开至最大，并对准无限远景物调焦时，在磨砂玻璃上呈现出的影像均位于一圆形面积内，而圆形外则漆黑、无影像。
此有影像的圆形面积称为该镜头的最大像场。
在这个最大像场范围的中心部位，有一能使无限远处的景物结成清晰影像的区域，这个区域称为清晰像场。
照相机或摄影机的靶面一般都位于清晰像场之内，这一限定范围称为有效像场。
由于视觉系统中所用的摄像机的靶面尺寸有各种型号，所以在选择镜头时一定要注意镜头的有效像场应该大于或等于摄像机的靶面尺寸，否则成像的边角部分会模糊甚至没有影像。
根据有效像场的大小分类见表1。
表1 分类(2) 根据焦距分类根据焦距能否调节，可分为定焦距镜头和变焦距镜头两大类。
依据焦距的长短，定焦距镜头又可分为鱼眼镜头、短焦镜头、标准镜头、长焦镜头、超长焦五大类。
需要注意的是焦距的长短划分并不是以焦距的绝对值为首要标准，而是以像角的大小为主要区分依据，所以当靶面的大小不等时，其标准镜头的焦距大小也不同。
变焦镜头上都有变焦环，调节该环可以使镜头的焦距值在预定范围内灵活改变。
变焦距镜头最长焦距值和最短焦距值的比值称为该镜头的变焦倍率。
变焦镜头有可分为手动变焦和电动变焦两大类。
变焦镜头由于具有可连续改变焦距值的特点，在需要经常改变摄影视场的情况下非常方便使用，所以在摄影领域应用非常广泛。
但由于变焦距镜头的透镜片数多、结构复杂，所以最大相对孔径不能做得太大，致使图像亮度较低、图像质量变差，同时在设计中也很难针对各种焦距、各种调焦距离做像差校正，所以其成像质量无法和同档次的定焦距镜头相比。
实际中常用的镜头的焦距是从4毫米到1000毫米的范围内有很多的等级，如何选择合适焦距的镜头是在机器视觉系统设计时要考虑的一个主要问题。
光学镜头的成像规律可以根据两个基本成像公式即牛顿公式和高斯公式来推导，对于机器视觉系统的常见设计模型，一般是根据成像的放大率和物距这两个条件来选择合适焦距的镜头的，在此给出一组实用的计算公式：· 放大率：m=h’/h=L’/L ；· 物距：L = f(1+1/m)；有效像场尺寸3.2mm ×2.4mm （对角线4mm ）4.8mm ×3.6mm （对角线6mm ）6.4mm ×4.8mm （对角线8mm ）8.8mm ×6.6mm （对角线11mm ）12.8mm ×9.6mm （对角线16mm ）21.95mm ×16mm （对角线27.16mm ）10.05mm ×7.42mm （对角线12.49mm ）36mm ×24mm 40mm ×40mm 80mm ×60mm 82mm ×56mm 240mm ×180mm电视摄像镜头电影摄影镜头照相镜头镜头类型1/4英寸摄像镜头1/3英寸摄像镜头1/2英寸摄像镜头2/3英寸摄像镜头1英寸摄像镜头35mm 电影摄影镜头16mm 电影摄影镜头135型摄影镜头127型摄影镜头120型摄影镜头中型摄影镜头大型摄影镜头机器视觉系统 中镜头的选用技巧王亚鹏（1972－）男，河北安平人，现就职于中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司任副总工程师、开发部经理，研究方向为机器视觉、模式识别。
（中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司，北京 100080） 王亚鹏机器视觉专栏30自动化博览 2006年2月刊· 像距：L’= f(1+m)；· 焦距：f = L/(1+1/m)；· 物高：h = h’/m = h’(L-f)/f ；· 像高：h’= mh = h(L’-f)/f 。
(3) 根据镜头接口类型划分镜头和摄像机之间的接口有许多不同的类型，工业摄像机常用的包括C 接口、C S 接口、F 接口、V 接口、T 2接口、徕卡接口、M42接口、M50接口等。
接口类型的不同和镜头性能及质量并无直接关系，只是接口方式的不同，一般可以也找到各种常用接口之间的转接口。
· C 接口和CS 接口是工业摄像机最常见的国际标准接口，为1英寸－32UN 英制螺纹连接口，C 型接口和CS 型接口的螺纹连接是一样的，区别在于C 型接口的后截距为17.5mm ，CS 型接口的后截距为12.5mm 。
所以CS 型接口的摄像机可以和C 口及CS 口的镜头连接使用，只是使用C 口镜头时需要加一个5mm 的接圈。
C 型接口的摄像机不能用CS 口的镜头；· F 接口镜头是尼康镜头的接口标准，所以又称尼康口，也是工业摄像机中常用的类型，一般摄像机靶面大于1英寸时需用F 口的镜头；· V 接口镜头是著名的专业镜头品牌施耐德镜头所主要使用的标准，一般也用于摄像机靶面较大或特殊用途的镜头。
(4) 特殊用途的镜头· 显微镜头（Micro ），一般是指成像比例大于10:1的拍摄系统所用，但由于现在的摄像机的像元尺寸已经做到3微米以内，所以一般成像比例大于2:1时也会选用显微镜头；· 微距镜头（Macro ），一般是指成像比例为2:1～1:4的范围内的特殊设计的镜头。
在对图像质量要求不是很高的情况下，一般可采用在镜头和摄像机之间加近摄接圈的方式或在镜头前加近拍镜的方式达到放大成像的效果；· 远心镜头（Telecentric ），主要是为纠正传统镜头的视差而特殊设计的镜头，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化，这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。
图1中下图为远心镜头的拍摄效果，上图为普通镜头的拍摄效果；图1 远心镜头的应用实例· 紫外镜头（Ultraviolet ）和红外镜头（Infrared ），一般镜头是针对可见光范围内的使用设计的，由于同一光学系统对不同波长的光线折射率的不同，导致同一点发出的不同波长的光成像时不能会聚成一点，产生色差。
常用镜头的消色差设计也是针对可见光范围的，紫外镜头和红外镜头即是专门针对紫外线和红外线进行设计的镜头。
3 镜头的主要参数及对成像质量的影响以上介绍了不同类型镜头，即使对于同一类型的镜头，其成像质量也有着很大的差异，这主要是由于材质、加工精度和镜片结构的不同等因素造成的，同时也导致不同档次的镜头价格从几百元到几万元的巨大差异。
镜头的结构有很多种设计，比较著名的如四片三组式天塞镜头、六片四组式双高斯镜头。
对于镜头设计及生产厂家，一般用光学传递函数OTF （Optical Transfer Function ）来综合评价镜头成像质量，光学系统传递的是亮度沿空间分布的信息，光学系统在传递被摄景物信息时，被传递之各空间频率的正弦波信号，其调制度和位相在成实际像时的变化，均为空间频率的函数，此函数称为光学传递函数。
OTF 一般由调制传递函数MTF （Modulation Transfer Function ）与位相传递函数PT F （Phase Transfer Fu nction ）两部分组成。
像差是影响图像质量的重要方面，常见的像差有如下六种：· 球差，由主轴上某一物点向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，若原光束不同孔径角的各光线，不能交于主轴上的同一位置，以至在主轴上的理想像平面处，形成一弥散光斑（俗称模糊圈），则此光学系统的成像误差称为球差，如图2所示；· 彗差，由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，若在理想像平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的彗星形光斑，则此光学系统的成像误差称为彗差，如图3所示。
图2 球面像差 图3 彗形像差图4 像散专栏312006年2月刊 自动化博览· 像散：由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的斜射单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，不能结成一个清晰像点，而只能结成一弥散光斑，则此光学系统的成像误差称为像散，如图4所示。
· 场曲：垂直于主轴的平面物体经光学系统所结成的清晰影像，若不在一垂直于主轴的像平面内，而在一以主轴为对称的弯曲表面上，即最佳像面为一曲面，则此光学系统的成像误差称为场曲。
当调焦至画面中央处的影像清晰时，画面四周的影像模糊；而当调焦至画面四周处的影像清晰时，画面中央处的影像又开始模糊，如图5所示。
· 色差：由白色物体向光学系统发出一束白光，经光学系统折射后，各色光不能会聚于一点上，而形成一彩色像斑，称为色差。
色差产生的原因是同一光学玻璃对不同波长的光线的折射率不同，短波光折射率大，长波光折射率小，如图6所示。
图5 场曲 图6 色差· 畸变：被摄物平面内的主轴外直线，经光学系统成像后变为曲线，则此光学系统的成像误差称为畸变。
畸变像差只影响影像的几何形状，而不影响影像的清晰度，这是畸变与球差、慧差、像散、场曲之间的根本区别，如图7所示。
在评价镜头质量时一般还会从分辨率、明锐度和景深等几个实用参数判断。
图7 畸变(1) 分辨率（R esolu tion ）：又称鉴别率、解像力，指镜头清晰分辨被摄景物纤维细节的能力，制约镜头分辨率的原因是光的衍射现象，即衍射光斑（爱里斑）。
分辨率的单位是“线对/毫米”（l p /m m ）。
(2) 明锐度（Acutance ），也称对比度，是指图像中最亮和最暗的部分的对比度。
(3) 景深（D OF ）：在景物空间中，位于调焦物平面前后一定距离内的景物，还能够结成相对清晰的影像。
上述位于调焦物平面前后的能结成相对清晰影像的景物间之纵深距离，也就是能在实际像平面上获得相对清晰影像的景物空间深度范围，称为景深。
(4) 最大相对孔径与光圈系数相对孔径，是指该镜头的入射光孔直径（用D 表示）与焦距（用f 表示）之比，相对孔径＝D/f 。