机器视觉中使用工业镜头的计算方式
机器视觉(相机、镜头、光源 )全面概括
机器视觉（相机、镜头、光源）全面概括分类：机器视觉2013-08-19 10:52 1133人阅读评论(0) 收藏举报机器视觉工业相机光源镜头1.1.1视觉系统原理描述机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
2.1.1视觉系统组成部分视觉系统主要由以下部分组成1.照明光源2.镜头3.工业摄像机4.图像采集/处理卡5.图像处理系统6.其它外部设备2.1.1.1相机篇详细介绍：工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机（摄像机）而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，目前市面上工业相机大多是基于CCD（ChargeCoupled Device）或CMOS（Complementary Metal OxideSemiconductor）芯片的相机。
CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。
它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。
CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。
这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。
典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。
CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。
CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路(VLSI) 制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。
CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。
机器视觉中用的工业相机与普通相机的区别
机器视觉中用的工业相机与普通相机的区
别
机器视觉系统就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断。
机器视觉相机的目的是将通过镜头投影到传感器的图像传送到能够储存、分析和(或者)显示的机器设备上。
作为机器的“眼睛”,相机占据非常重要的地位。
按照不同标准可分为标准分辨率数字相机和模拟相机等。
根据不同的实际应用场合选不同的相机和高分辨率相机线扫描CCD和面阵CCD;单色相机和彩色相机。
那么工业相机和我们日常生活中用的普通相机有什么区别呢?
1、工业相机的快门时间非常短,可以抓拍快速运动的物体,工业相机的快门时间般都是微秒级的,配合光源、频闪控制器以及全屏曝光,可以有效解决拖影等问题。
2、工业相机的拍摄速度远远高于一般相机。
工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅甚至更多的图片,而一般相机只能拍摄2-3幅图像,相差甚远。
3、工业相机的图像传感器是逐行扫描的,而一般摄像机的图像传感器是隔行扫描的,甚至是隔三行扫描的。
逐行扫描的图像传感器生产比较困难,成品率低,出货量也少,例如Dalsa、avt等,价格相对比较昂贵。
4、工业相机输出的是裸数据,其光谱范围也往往比较宽,比较适台进行高质量的图像处理算法,普遍应用于机器视觉系统中。
而一般相机(DSC)拍摄的图片,其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。
由于工业相机区别于普通相机的技术优势,工业相机更多的应用到各大领域中。
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。
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。
大华机器视觉工业镜头及配件选型表
镜头选型方法一、确定检测范围根据检测对象确定视场范围，如长度L和宽度W。
二、确定相机选型1. 根据检测精度的要求，计算出所需的相机分辨率，即Sensor的像素数M*N，然后选择合适的 举例：检测100mm*100mm的范围，要求精度达到0.05mm，则所需像素至少要达到(100/0.05) 可以选用2590*2048或3072*2048的相机；2. 确定相机选型后，得出Sensor成像面尺寸H*V，可通过相机参数查询，也可根据以下公式计H=M*像元尺寸,V=N*像元尺寸 其中，像元尺寸可从sensor参数中查询3. 确定相机选型后，计算成像系统的放大率β=目标成像尺寸/目标实际尺寸=Sensor尺寸/对应视场大小举例：采用200W相机，Sensor水平尺寸H=9.216mm，对应检测长度L=100mm，则系统放大率 β=H/L=0.092三、镜头选刑1. 确定镜头像面规格及分辨率：(1) 镜头成像面应不小于Sensor成像面尺寸，否则可能会出现黑边或暗角。
如搭配1/1.8"相机(2) 镜头成像面不宜大于Sensor尺寸太多，否则可能会导致镜头清晰度不高或价格过高或外形(3) 镜头分辨力一般不低于Sensor分辨率要求，如1/1.8" 600W相机搭配2/3" 2MP镜头时清晰度2. 根据视场范围、Sensor尺寸和工作距离估算镜头焦距f：若工作距离为D，则镜头焦距可按以下公式进行估算：f=β*D举例：若系统成像放大率β=0.092,工作距离D=200mm，则镜头焦距约为f=0.092*200mm=19.4mm；此时选择1 则实际放大率β=f/D=0.08；若要保证原来0.092mm的放大率，可将工作距离调整为D=16/0.092=173m合适的相机型号0.05)*(100/0.05)=2000*2000，公式计算：92*200mm=19.4mm；此时选择16mm镜头，作距离调整为D=16/0.092=173mm清晰度可能较差；nsor尺寸/对应视场大小则系统放大率 β=H/L=0.092"相机可选用1/1.8"或2/3"的镜头；或外形尺寸过大等问题；。
机器视觉工业镜头计算方法
机器视觉工业镜头计算方法（一）
2012年8月1日 艾菲特光电
一、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)
手动光圈工业镜头是的最简单的工业镜头，适用于光照条件相对稳定的条件下，手动光圈由数片金属薄片构成。光通量靠镜头外径上的—个环调节。旋转此圈可使光圈收小或放大。在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标，应采用自动光圈工业镜头，比如在户外或人工照明经常开关的地方，自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动，马达受控于摄像机的视频信号。
显示器放大率
显示器放大率是被拍物体通过镜头成像显示在显示器上的放大倍数
显示器放大率＝（光学放大率）×（电子放大率）
例子:光学放大率＝0. 2X, CCD大小1/2（对角线长8mm）,显示器14〃
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）
广角镜头：视角9 0度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。
远摄镜头：视角2 0度以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大，但使观察范围变小。
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
机器视觉系统如何选择工业相机与工业镜头的匹配
相机与镜头接口匹配参照表：
相机接口 C C C C CS CS CS CS 5mm 5mm 5mm 5mm 加装 转接环 镜头 接口 C CS C CS C CS C CS +5mm +5mm +5mm +10mm -5mm 有效效应 聚焦 正常 变近视 变近视 变更加近视 变远视 正常 正常 变近视 视角 正常 变变大 变大 变更大 变小 正常 正常 变大 曝光 正常 变暗 变暗 变更暗 变亮 正常 正常 变暗
光学相关计算方法
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。
工业镜头相关参数
工业镜头是专门用于工业视觉、机器视觉和其他工业应用的光学组件。
以下是一些与工业镜头相关的常见参数：1.焦距（Focal Length）：a.焦距是从透镜的光学中心到焦点的距离。
较长的焦距通常意味着更大的放大倍数，而较短的焦距则意味着更广阔的视场。
2.光圈（Aperture）：a.光圈是镜头的开口大小，通常用F数表示（如f/2.8）。
较小的F数表示更大的光圈，允许更多的光线进入，有助于在低光条件下获得更好的图像。
3.视场角（Field of View, FOV）：a.视场角是指在镜头前方可见的水平和垂直角度范围。
视场角的大小取决于焦距和传感器尺寸。
4.最小工作距离（Minimum Working Distance）：a.最小工作距离是指从镜头前端到目标的最短距离，可以获取清晰图像。
5.图像直径（Image Circle Diameter）：a.图像直径是指在光学系统中形成的图像的直径。
它必须足够大，以覆盖整个图像传感器。
6.分辨率（Resolution）：a.镜头的分辨率指的是它能够传递给相机传感器的图像细节水平。
高分辨率镜头有助于捕捉更清晰、更精细的图像。
7.畸变（Distortion）：a.畸变是指由于光学系统引起的图像失真。
在工业应用中，需要尽量减小畸变，以确保测量和分析的准确性。
8.光学设计（Optical Design）：a.包括透镜数量、透镜类型、镀膜等。
优秀的光学设计对于获取高质量的图像非常关键。
9.自动对焦（Auto Focus）：a.一些工业镜头具备自动对焦功能，可以根据距离自动调整焦点，提高操作效率。
10.光学镜片材料：a.不同的应用可能需要不同类型的镜片材料，如玻璃或塑料，以满足特定的工业环境和要求。
11.机械结构：a.镜头的机械结构包括外部尺寸、重量、连接接口等，这些参数在工业环境中也是考虑的因素。
在选择工业镜头时，需根据具体应用的要求和环境条件综合考虑上述参数。
视觉公式
一、面阵相机和镜头选型已知：被检测物体大小为A*B，要求能够分辨小于C，工作距离为D解答：1. 计算短边对应的像素数E=B/C，相机长边和短边的像素数都要大于E。
2. 像元尺寸=产品短边尺寸B/所选相机的短边像素数3. 放大倍率=所选相机芯片短边尺寸/相机短边的视野范围4. 可分辨的产品精度=像元尺寸/放大倍率（判断是否小于C）5. 物镜的焦距=工作距离/（1+1/放大倍率）单位：mm6. 像面的分辨率要大于1/（2*0.1*放大倍率）单位：lp/mm以上只针对镜头的主要参数进行计算选择，其他如畸变、景深、环境等，可根据实际要求进行选择。
二、针对速度和曝光时间的影响，产品是否有拖影已知：确定每一次检测的范围为80mm*60mm，200万像素CCD相机（1600*1200），相机或产品运动速度为12m/min = 200mm/s。
曝光时间计算：曝光时间<长边视野范围/（长边像素值*产品运动速度）曝光时间< 80mm/（1600*250mm/s）曝光时间< 0.00025s = 1/4000 s总结：故曝光时间要小于1/4000 s ，图像才不会产生拖影。
三、线阵相机和镜头选型相机选型：已知：幅宽为1600mm、检测精度1mm/pixel、运动速度22000mm/s、物距1300mm相机像素数=幅宽/检测精度=1600mm / 1mm/pixel = 1600pixel最少2000个像素，选定为2k相机实际检测精度=幅宽/实际像素=1600mm/2048pixel＝0.8mm/pixel扫描行频=运动速度/实际检测精度=22000mm/0.8mm＝27.5KHz应选定相机为2048像素28kHz相机，像元尺寸10um选用一个VT-FAGL2015线阵相机或两个103k-1k线阵相机拼接镜头选型：sensor长度=像素宽度×像素数=0.01mm×2048=20.48mm镜头焦距= sensor长度×物距/幅宽=20.48×1300/1600＝16mm四、图像采集卡、相机接口、PCI、PCI-E插槽的选型相机接口带宽USB1.1 1.5MB/sUSB2.0 60MB/s（一般40 MB/s）USB3.0 625MB/s（一般150MB/s）1394A 50MB/s1394B 100MB/s千兆网125MB/s插槽类型带宽PCI 132MB/sPCI-E（1 lane-x1） 250MB/s（一般200 MB/s）PCI-E（4 lane-x4） 1GB/sPCI-E（8 lane-x8） 2GB/sPCI-E（16 lane-x16）4GB/s图像采集卡的数据率（又称点频）>= 1.2 x相机数据率相机数据率（又称像素时钟）=相机分辨率x相机帧频相机接口的带宽要大于图像采集卡的数据率插槽的带宽>图像采集卡的数据率>相机接口的带宽> 1.2 x相机数据率PCI插槽有PCI 32bit和PCI 64bit的区别。
机器视觉之工业镜头的参数名词解释
深圳稻草人自动化培训联为智能教育工业镜头的参数名词解释景深：当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的所有景物也是清晰的。
焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深。
景深分为前景深和后景深，后景深大于前景深。
景深越深，那么离焦点远的景物也能够清晰，而景深浅，离焦点远的景物就模糊。
焦距：从光学原理来讲焦距就是从焦点到透镜中心的距离。
对于镜头来说，焦距有着非常重要的意义。
焦距长短与成像大小成正比，焦距越长成像越大，焦距越短成像越小。
镜头焦距长短与视角大小成反比，焦距越长视角越小，焦距越短视角越大。
焦距长短与景深成反比，焦距越长景深越小，焦距越短景深越大。
焦距长短与透视感的强弱成反比，焦距越长透视感越弱，焦距越短透视感越强。
焦距长短与反差成反比，焦距越长反差越小，焦距越短反差越大。
对焦距离：对焦距离越远景深越深，对焦距离越近景深越浅。
因此在拍摄远景时应该选择较大对焦距离的镜头，而在拍摄近景时则应该使用较小对焦距离的产品。
镜头对焦距离是用cm（厘米）表示的，可谓一目了然。
视角：镜头中心点到成像平面对角线两端所形成的夹角就是镜头视角，对于相同的成像面积，镜头焦距越短，其视角就越大。
对于镜头来说，视角主要是指它可以实现的视角范围，当焦距变短时视角就变大了，可以拍出更宽的范围，但这样会影响较远拍摄对象的清晰度。
当焦距变长时，视角就变小了，可以使较远的物体变得清晰，但是能够拍摄的宽度范围就变窄了。
放大倍率：放大倍率指的是通过镜头的调整能够改变拍摄对象原本成像面积的大小。
虽然叫做放大倍率，但是有的镜头则可能起到缩小的作用。
如果产品标识为1:4，则表示通过该款镜头，最多可以放大4倍。
光圈叶片数：相机镜头光圈的大小是通过镜头内叶片的变化来调整的。
光圈叶片数就是指镜头内用来调整光圈的叶片数量。
一般来说，数量越多，在光圈的调整时也就能实现更高的精度，目前6～9片是比较常见的。
光圈：光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面的光量的装置，它通常是在镜头内。
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完整版
工业镜头视场倍率焦距之间的关系HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】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（Depthof 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 ） 像素pixelFOVmin=SS （Dmin/FL ） 如:SS=6.4mm ，Dmin=8in ，FL=12mm pixel=640*480 则:FOVmin=6.4（8/12）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)；=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。
机器视觉中的运动目标检测图像处理及算法
机器视觉或称计算机视觉是用一个可以代替人眼的光学装置和传感器来对客观世界三维场景进行感知，即获取物体的数字图像，利用计算机或者芯片，结合专门应用软件来模拟人脑的判断准则而对所获取的数字图像进行测量和判断。
该技术已广泛用于实际的测量、控制和检测中，随着芯片技术发展，在人工智能各个领域应用也逐步展开。
一个典型的工业机器视觉系统包括：光源、镜头、相机(包括CCD相机和COMS 相机)、图像处理单元(或机器视觉芯片)、图像处理软件、监视器、通讯、输入输出单元等。
系统可再分为主端电脑、影像采集与影像处理器、影像摄影机、CCTV镜头、显微镜头、照明设备、Halogen光源、LED光源、高周波萤光灯源、闪光灯源、其他特殊光源、影像显示器、LCD、机构及控制系统、控制器、精密桌台、伺服运动机台。
机器视觉之于人工智能的意义等同于视觉之于人类的意义，而决定着机器视觉的就是图像处理技术。
不同的应用领域需要不同的图像处理算法来实现机器视觉。
常用的机器视觉领域图像算法有运动目标检测算法、基于深度学习的人脸算法等。
下面介绍下机器视觉中的运动目标检测图像算法，该方法是运动物体识别和跟踪的基础。
移动物体的检测依据视频图像中背景环境的不同可以分为静态背景检测和动态背景检测。
由于篇幅有限，我们这里只介绍静态背景检测算法。
常见的静态背景目标的检测算法包括帧间差分法、背景减除法、光流法等。
这些背景不变算法的优缺点描述如下图。
在上述检测算法中，帧间差分法和背景减除法更加适用于如视频监控、智能交通系统等图像背景静止的环境中。
光流法则更加适用于背景不断变化的动态环境中。
下面来介绍以上三种常用算法的基本原理。
帧间差分法适应环境能力强、计算量小、且稳定性好，是目前应用广泛的一类运动检测方法。
其原理是将相帧或者三帧序列图像像素点的对应灰度值进行相减，如果灰度差值大于阈值则说明此处物体发生了变化，它是运动的；如果像素的灰度差值小于给定阈值说明此处物体没有发生变化，认为它是静止的。
简述工业镜头的主要参数及功能
简述工业镜头的主要参数及功能
工业镜头是一种专门设计用于工业应用的光学镜头，通常用于工业机器视觉系统、机器人视觉系统、自动化设备等领域。
工业镜头的主要参数和功能包括：
1. 焦距：工业镜头的焦距决定了图像在传感器上的投射大小，焦距越长，投射的图像越大。
2. 光圈：工业镜头的光圈决定了镜头进光量的多少，光圈越大，进光量越大，适用于光线较暗的环境或者需要增加景深的场景。
3. 最小可对焦距离：工业镜头的最小可对焦距离决定了镜头能够清晰成像的最近距离。
这一参数对于需要拍摄靠近物体的场景非常重要。
4. 分辨率：工业镜头的分辨率决定了图像能够捕捉到的细节程度。
高分辨率的镜头能够捕捉更多的细节，适用于需要高精度的应用。
5. 透光率：工业镜头的透光率指的是镜头对光线透过的能力。
高透光率的镜头能够更好地传递光线，减少图像的损失。
6. 镜头环保：工业镜头经常会在恶劣的环境下工作，能够防尘、防水、耐腐蚀等功能对于镜头的使用寿命和稳定性非常重要。
7. 光学结构：工业镜头的光学结构决定了图像的畸变、散光等情况。
优秀的光学结构能够保持图像的高质量和准确性。
8. 接口和适配器：工业镜头需要与各种不同的相机或传感器进行适配，因此接口和适配器的选择和兼容性是一个重要的考虑因素。
9. 防护和稳定性：工业镜头通常需要经受长时间运行、高温、高湿度等恶劣环境，因此镜头的防护和稳定性非常重要。
工业镜头的主要参数和功能决定了镜头在工业应用中的性能和适用性。
根据实际需求选择合适的工业镜头，能够提高图像质量、稳定性和工作效率。
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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)
像素pixel
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
放大率
光学放大率
影像大小相对于物体的放大率
β=y’/y
=b/a
=NA/NA’
=CCD相机元素尺寸/视场实际尺寸
电子放大率
电子放大率是用相机拍照成像在CCD上的像呈现在显示器的放大倍数
显示器放大率
显示器放大率是被拍物体通过镜头成像显示在显示器上的放大倍数
显示器放大率＝(光学放大率)×(电子放大率)
例子:光学放大率＝0. 2X, CCD大小1/2(对角线长8mm),显示器14〃
பைடு நூலகம்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)
宽＝6.4/0.2＝32(mm)