武汉工业镜头焦距多少关于机器人工业相机视觉浅谈|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

关于机器人工业相机视觉浅谈

关于机器人工业相机视觉浅谈

机器视觉是人工智能重要分支，机器视觉在应用上具有广泛性，能够在智能制造，以及众多智能生活领域展开应用；在技术上具有独特性，是唯一非接触式识别、测量物体的前沿技术，在工业生产中为了减少人力成本和提高效率，一般会引用工业视觉相机（CCD）来测量和识别。

1. 什么是工业视觉（CCD）

1.1工业视觉相机又叫 CCD（Charge Coupled Device 电荷耦合器件图像传输器）, 它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

2. 对于一套完整的机器人工业视觉来讲，一般必须具备以下硬软件配置

2.1.相机，光源，镜头，数据线

2.2. 开发用 PC（或相机独立控制器）

2.3. 二次开发用视觉软件

3. 什么是相机的分辨率，像素值，曝光时间

3.1. 在检测区域一定的前提下，相机的分辨率越高检测的精度也就越高，当然检测度和视觉算法也有关系，现在假定算法精度为 1 个像素，如果是如下要求：

1.需要检测的某个方向的尺寸为 X

2.需要达到的精度是 ΔX

3.分辨率为 D

那么分辨率 D=X / Δ X

3.2.像素是指由图像的小方格组成的，这些小方块都有一个明确的位置和被分配的彩数值，小方格颜色和位置就决定该图像所呈现出来的样子。如下图：

3.3.如果需要抓拍移动中物体的某些特征，就对相机的曝光时间有一点的要求，因为相机抓拍移动中物体时会由于积分效应不可避免的会产生不同程度的运动模糊，所以要想拍到清晰的运动物体，原则是，在曝光时间 T 内，物体成的像在感光面上移动的距离不能超过一个像素。

4. 相机镜头，焦距，物距

4.1主点到焦点的距离在光学中称为焦距，被拍摄物体表面到焦点的距离称为物距，这是镜头的主要参数之一，它决定图像和实际物体之间的比例，在物距一定的情况下，我们要得到大比例的图像，则要求选用加长的镜头。

如下图：（焦距，物距）

5. 相机的相对孔径与光圈数，视场角与视野尺寸，镜头分辨率，景深

5.1 什么是相对孔径与光圈数

注： 5.1.1.相对孔径（D’）为入瞳直径（d）与焦距的比值 D’=d/d2，为了满足物体高速移动或者较暗时拍照，要求用很短的曝光时间，它们都要提高图像亮度，此时就需要常用大的相对孔径。镜头通常用光圈数（F）来表示通光孔径的大小，光圈数 F 为相对孔径的倒数 F=d2/d

5.2 什么是视场角与视野尺寸

注：1.视场角（W）是指物体通过孔径的光线投影到成像区域时最外侧光线

的夹角

5.3视野尺寸（D）是像面区域的半径大小

公式： D=d2*tan(W/2)

5.4 什么是镜头分辨率

注：分辨率是评价镜头的质量的重要参数之一，其定义为像面除以镜头在单

位毫米内能够分辨开的黑白相间条纹的对数。

5.5 什么是景深

注：当把物镜调焦到某一拍摄对象时，在该对象的前后能在像面上呈现

清晰像的范围，称之为景深。

5.6什么是工作距离

注：1.被拍摄物体到镜头的距离，2.被拍摄物体到像面的距离。

原创：91工控阳屹培

谷歌地图全球合作商推出15亿像素高效工业相机，以最轻的重量强势进军无人机行业

2018年10月25日，中国上海，Phase One中国航空工业方案新品发布会成功举办。新发布的iXM-RS150F是一款拥有1.5亿像素的全画幅航拍相机，可应用于摄影测量,测绘和GIS；农业，林业和环境测绘；倾斜摄影；3D城市建模；雷达成像等领域。与会的有无人机制造、航测行业相关企业。

首先，Phase One中国工业相机部门销售总监Kevin做开场致词，对与会各企业嘉宾表示欢迎及感谢。

然后，PhaseOne 亚太区业务董事总监Gary Wong通过市场机会（应用）、工业成像概况、工业成像产品与市场机会、市场发展重点、面向航空应用的工业成像产品、合作伙伴、商业目标等方面对Phase One进行了全面介绍。

紧接着，Phase One中国工业相机资深销售经理Leo对iXM-RS航测相机系列和最新发布的旗舰产品iXM-RS150F进行全面介绍：iXM-RS150F是一款全画幅相机，像素高达1.5亿，可以分别提供RGB和Achromatic版本。超高分辨率（14204 x10652）背照式CMOS传感器、快速拍摄速度（2 帧每秒）和增强的感光性能能够提升各种航拍图像采集项目的工作效率。iXM-RS系列是Phase OneIndustrial航空系统的成像核心-一个完全继承测绘和测量的解决方案。

随后，Phase One中国资深技术工程师Jankle对Phase One工业相机技术优势进行详细介绍，Phase One追求的是卓越的精度和效率，即使在航空中进行检测，一小条裂缝，一小颗螺丝的松动也能清晰看见。

最后，Phase One中国工业部门资深技术工程师Cesc带领嘉宾们靠近iXM-RS150F相机，体验1.5亿像素的iXM-RS150F。通过触摸，笔者可以感受到Phase One这款专为航空应用（特别是无人机领域）相机的匠心品质；通过掂量，发现其重量比同类别的中画幅后背式相机更轻，这对于对重量极其敏感的无人机载荷应用而言十分重要，也是一大突破。Cesc还介绍了航拍系统的其它元部件，例如：iX控制器、Somag云台、ApplanixGPS/ IMU定位装置、以及Phase One飞行规划与管理软件iX Plan和 iX Flight。

通过演讲嘉宾的现场演示，笔者被Phase One惊艳的航拍图像和专业的航空系统所震撼。另一方面，从无人机测绘行业的角度来看，我更想用“高效”一词来概括Phase One对航空工业的追求。

高效之更宽的航拍范围

iXM-RS1OOF是世界上首款采用索尼生产的1亿像素背照式传感器的相机产品，传感器尺寸为44x33mm。同时保持极高的地面像元间距(GSD))，专门设计用于测绘应用。而此次发布的 iXM-RS150F采用背照式CMOS技术，分辨率达到14204×10652 ，像素更是达到1.5亿。

在保持5cm GSD,RS50mm,686米的条件下，iXM-RS150F的区域覆盖范围为607亩，对比Phase One早期型号80MP区域覆盖范围增加了89%，对比Phase One早期型号100MP,范围增加了26%；而宽度覆盖范围为731.5米，对比80MP和100MP增加了38%和12%，从而缩短飞行线路并进一步提高航测效率。

图片来源：Phase One

案例分享：

2018年7月18号，武汉纵横天地空间信息技术有限公司在湖北某地区开展项目生产，该项目采用的是Phase One相机航测系统，系统能实现1:500单次作业面积达50平方公里；无人机续航时间超3.5小时。

图片来源：Phase One

测区面积：6平方公里（平原地形）

比例尺：1:500

无人机：JT-350（翼展3500mm，搭载飞思专用三轴增稳云台和专业减震，油动，续航时间≥3.5小时。）

航高：515米

航片重叠度：航向70%，旁向35%

航片数：146张

航带数：6条

飞行作业时间：20分钟

搭载后差分系统，采用地面架设基站的方式。

相机：PhaseOne IXU RS1000配备Rodenstock RS-50MM镜头

相机基本参数

焦距（mm） 50

传感器尺寸（mm） 53.4*40

像幅宽（pix） 11608

像幅高（pix） 8708

像元大小（μm） 4.6

（注：数据资料来源于飞思工业相机微信公众号，IXU RS1000是Phase One早期型号）

图片来源：Phase One

高效之低光照条件提供完美图像

iXM-RS150F超高分辨率相机采用创新型背照式CMOS传感器设计，利用BSI技术，金属布线电路层和光电二极管基板被切换，放置在感光光电二极管下方，BSI技术即使在像元尺寸降低的情况下也可实现高动态范围和低噪声。增强的光线灵敏度和扩展的动态范围使得在低光照条件下，相机也能提供完美的图像质量，从而实现更长的飞行时间和更多的飞行天数。

高效之兼容七颗可互换RS镜头

iXM-RS150F兼容七颗可互换RS镜头（焦距从32mm到150mm且由Phase One单独校准），应用于各种类型的检测应用场景，并且可以基于飞行规划和使用无线跟焦器进行对焦。

高效之创新型RS叶片式快门

iXM-RS150F配备的RS镜头快门集成于RS镜头中，经过特别设计，采用创新型电荷直接驱动理念，提升了曝光速度，最高可达l/2500s，同时保证实现50万次快门寿命，这一成绩已打破了业界记录。并且，拍摄速度2帧/秒，支持更低更快的贴地飞行，实现高速拍摄，适合各种飞行条件。

高效之低镜头畸变

RS-M系列镜头在55mm直径的整个像场提供120LP/mm的高解像力，采用了平场设计，对焦工作范围为3m到无穷远，在可见光与近红外波段提供高动态响应，更重要的是其低镜头畸变的特点使得成像的像素利用率大大提高，从而减少了航拍作业量，提高了作业效率。

高效之更快更灵活的数据传输

采用USB-C和10G接口，超快速XQD存储卡。

高效之更可靠的工业设计

Phase OneRS-M加固卡口；RS快门的叶片采用特制碳纤维材料制成，适配航天航空应用；去除快门按钮，镜头内置对焦结构，镜头外部没有可移动部件和活动结构；达到IP53级别的防护设计；移除显示屏以满足用户需求并拓展温度适应范围。

高效之高度集成的无人机解决方案

易于集成到多种类型的UAV无人机系统：通过串口通讯实现相机控制，HDMI输出-4K或2K分辨率影片，HDMI显示叠加信息-相机状态，影像信息。

目前已与DJI M600 PRO完整集成，提供Phase One开发的ios平台下APP应用以遥控相机。可按路径点/固定基线/筹时间隔触；支持带路径点的飞行设计应用；为所有的影像提供位置和姿态地理标记信息；提供双远程遥控（无人机和相机）。

高效之配置灵活的航空应用工业成像产品

Phase One150MP航拍系统包括iXM-RS150F单帧版本(适用于RGB)或双帧版本（适用于RGB和Achromatic(NIR),以及其它组件,如iX控制器, Sornag云台(Somag DSM 400，适用于双帧版本／Somag CSM 40，适用于单帧版本），ApplanixGPS／IMU定位装置，iX Plan和iX Flight。

iXM-RS150F单画幅相机可单独进行摄影测量作业，也可作为定制应用的多相机阵列的一部分进行工作，其中包括高分辨率倾斜相机系统和Lidar系统。此外它们还可以与当前其它主流飞控系统和GPS/IMU接收器轻松集成。

无人机网点评： 现场演讲嘉宾的一句俏皮话让笔者印象深刻：“我以前是做耳机销售生意的，但是那很难，因为音质本身就是个很玄乎的东西。所以我现在来销售相机，因为好不好拍一张照片，一看就明白。”虽是玩笑话，但是确实也在理。笔者上一次接触到类似的品牌是德国美诺，号称家电中的奢侈品，所有零件可以保修20年。它的洗衣机很贵，但是真的好吗？笔者不敢苟同。用它花上两个小时和昂贵的专用洗涤剂来洗普通的衬衣，恐怕是真的很贵了；如果用它是清洗您的爱马仕，那应该贵得恰到好处吧。