怎么选择工业镜头？

相机参数

工业镜头的选择首先要了解与之搭配的工业相机的接口、靶面和分辨率大小等参数。

目前工业相机的接口有C口、CS口、F口等，一般来说各个接口之间不兼容，需要选择对应接口的镜头。

但是，C接口的工业镜头在加装一个5mm的转接环后可以兼容CS接口工业相机

相机分辨率会影响到镜头的选择，高分辨率搭配更高清的镜头会有更好的成像效果。

镜头参数

工作距离： 镜头前端到物体的距离。

工业镜头有自己的工作“舒适区”，进行选择时要先确定生产线上能给镜头留下的空间范围，再在范围内选择最好效果的镜头方案。

并且工作距离也会影响到其他参数的计算。

焦距： 是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。

焦距f={工作距离/视野范围长边（或短边）}X CCD长边（或短边）；CCD芯片尺寸一般比例为 4：3，当视场FOV长边：短边小于4:3时，用短边来计算；大于4:3时，用长边来计算；等于4:3时，长\短边计算都可。

景深： 物体离最佳焦点较近或较远时，镜头保持所需分辨率的能力。可以理解为在能够看清物体的前提下，镜头可以前后移动的范围。

景深测试

如果检测环境非常单一，工作距离几乎不会变化，那么对于景深一般没有特殊要求；特殊场景中，景深的要求可能会很高。

失真： 失真是图形的畸变，有桶形畸变、枕形畸变等类型。

在进行镜头选择如果确定物体检测所能容忍的失真度非常低，可以优先选择远心镜头、或者有专业低失真度的其他镜头进行测试。

光学镜头方案的定制是专业且细致的，需要进行多次测试实验。找准专业厂商是镜头选择的开始。

工业镜头最简单最专业的评测方法

工业镜头和其他镜头（如单反镜头、行车记录仪镜头、手机镜头）在使用、性能、设计、和生产等方面都是有差异的。所以要知道在评测工业镜头的性能时，我们到底要测哪些指标？专业精密的镜头测试仪器可以对一支镜头给出几十页的报告，价格也非常昂贵。作为镜头使用者而非生产者，只用一些简单的工具加算法也能实现镜头评测。

分辨率

分辨率是工业镜头最重要的参数，描述镜头能看清多少细节。镜头可以看成是一个低通滤波器。信息经过镜头后，带有细节的高频信息会丢失。

测试镜头分辨率，我们首先需要一个分辨率板。USAF1951可以读取镜头能分辨最细的线宽，我们就可以准确的读出镜头的物方分辨率。物方分辨率跟工作距离远近有关，最好换算成像方分辨率。星标板比USAF1951更加直观，但是不能读数。

一定要把视野中心调至最清晰，再分别读取中心和四角的读数。注意下，不同的镜头对比测试时，要保证光圈和工作距离的一致。测试分辨率至少要测中心和四角5个点，好的镜头四角成像差异不大。对FA镜头来说中心成像肯定优于边缘。

两款同样规格不同生产厂商的镜头

第一个镜头有明显的场曲即中心和周边不同步

畸变

光学上以放大倍率的不准确性的定义畸变，即物象空间的坐标不是线性对应的。一般离视野中心越远放大倍率变化越大。

但是由于光学畸变不容易准确测量，我们又创造了一个新的定义：TV畸变=△H/H。

Halcon等图像处理软件在标定畸变时用光学畸变。软件测量畸变大部分用TV畸变。同一支镜头，光学畸变的值要大于TV畸变。用软件Imatest测试畸变是最快速准确的。如果没有条件购买Imatest，可以根据光学畸变的定义写个程序。读取物空间坐标，找出和理论坐标的差异，再除以到中心点的距离，就知道了一个点的畸变值。但光学畸变是非线性的，尤其是混合畸变，可能出现中心枕形边缘桶形畸变。所以要尽可能多的采集点，拟合畸变曲线。

Imatest测试畸变

三个不同镜头的畸变曲线

最简单的办法就是用棋盘格标定板直接肉眼看，甚至用尺子放在视野边缘看弯曲程度。

相对照度

人们常忽视图像中心和边缘的亮度差，这在识别边缘时非常重要，过大的亮度差会导致中心和边缘图像提取特征不稳定。

测试镜头相对照度非常简单，找一块较大的亮度均匀的面光源，先想办法验证光源的亮度均匀性。对光源拍照，取中心和边缘区域平均灰度值的差值，再除以中心区域灰度值，就得到了镜头的相对照度。图像的亮度是从中心到周边逐步变暗的，各方向没有差别，所以只要对一个角取值。相对照度是会随着工作距离变化，一般工作距离越近，相对照度越高。光圈越小，亮度越均匀，相对照度越高。

相对照度曲线

对比度

对比度是经常被忽略的重要参数，人们常混淆了对比度和分辨率这两概念。对比度对应MTF图中的低频区域，分辨率对应高频区域。拍摄分辨率板，在较粗线条的边缘拉一条线，读取黑到白的连续灰度值，再由以下公式计算。

如图，ABC分别是三个镜头的MTF曲线。镜头B比A对比度好，但分辨率差。

在手机面板的检测应用中，镜头的对比度比分辨率更加重要。因为不良点和正常点常常只有个位数的灰度值差异，对比度低的镜头很难将不良点找到。

杂光

工业镜头比起安防、单反和车载镜头，对杂光的要求不高。这是因为大部分机器视觉应用打光较均匀，环境稳定，强光直射入镜头的情况比较少。杂光问题比较难解决，不良现象种类多，不同的环境光下，镜头的不良现象会不同。用一个强光手电筒，可以简单测试镜头抗杂光能力。如果在项目中遇到杂光，请试着调整光源角度，或者安装偏振片。实在不行就需要更换镜头。

高效率镜头测试神器

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