国内机器视觉企业有哪些？从光源、镜头、工业相机到视觉软件……
近些年中国已经逐渐成为全球机器视觉行业最大的应用市场。资料显示，2018年中国机器视觉市场规模首次超过100亿元，预计2019年市场规模将近125亿元，2023年将达到197亿元，2019-2023年复合增长率超12%。
机器视觉产业链可以分为底层开发商（核心零部件和软件提供商）、集成和软件服务商（二次开发），核心零部件及软件又可以再细分为
在上述产业链环节中，软件是主要壁垒，底层算法库是核心。一直以来被外资企业垄断，国内自动化进程时间不长，软件算法多处于研发阶段，应用做得好的不多，不过目前有一些公司已经自己完成底层算法的研究，并且在多个领域进行应用，而其他核心零部件，包括光源、镜头、工业相机表现较为理想。
光 源
光源是国产化最充分环节， 光源的好坏在于对比度、亮度和对位置变化的敏感程度，机器视觉光源包括LED光源、紫外照明系统、红外光源、光纤照明系统、卤素灯等。目前光源行业国产化程度高，竞争比较激烈。
奥普特
奥普特（OPT）是国内视觉行业起步最早发展最快的机器视觉光源品牌， 2009年开始开拓海外光源市场，在工业相机、工业镜头和集成领域也有布局。
OPT产品包括视觉系统、光源、镜头、工业相机、3D激光传感器、工业读码器等。光源产品包括38大系列、近1000款标准化产品，同时拥有30000多个定制设计案例经验，具备最快在3个工作日内定制光源的快速响应能力。
OPT光源可应用于半导体、电子产品、激光加工、汽车、医药、五金加工、日用化工、表面检测和电子消费品行业。比如在半导体行业，可以做wafe检测、LED灯缺陷检测、LED贴片灯定位检测、芯片表面脏污检测、芯片表面脏污检测、IC芯片表面多胶检测、芯片红点检测、LED芯片电极识别与定位、平板电脑触摸屏检测等等。
沃德普
沃德普自动化2014年成立，总部东莞，2017年在苏州设立办事处，是机器视觉光源及光源控制器的生产制造商。
沃德普可生产的机器视觉光源包括环形光源、条形光源、背光源、同轴光源、圆顶光源、线形光源、紫外/红外光源、无影光源、光源配件、条形组合光源、光纤冷光源、点光源和AOI光源，光源控制器产品包括数字控制器、模拟控制器和增量模块。
光源可应用于玻璃、印刷、食品、医药、液晶屏、电池、汽车、五金、机加工和电子行业等等。在电子行业检测中有不少成功案例，如在电子线路板检测中使用光源CO-70B，在二极管方向检测中使用光源HDL-266-30R，在内存卡芯片检测中使用光源CO-60R，在芯片字符检测中使用光源CO-60R等等。
康视达
东莞康视达自动化科技有限公司（CST），成立于2007年2月，是国内著名的机器视觉成像解决方案提供商，主要产品有环形光源、条形光源、面光源，线光源，紫外光源，平行光源，UV光源，等视觉光源。
康视达，具备近万种光源的研发设计及制造经历，更累积了有着万余种案例的机器视觉成像数据库， 涉及手机、锂电、触摸屏、半导体、光伏、玻璃、激光加工、PCB、SMT、机器人、汽车、印刷、包装、医药等领域。在半导体行业的应用案例，包括管子孔尺寸测量、电容正负极检测、电容基本缺陷检测、电容表面字符检测、电池焊接不良检测、LED边缘与导光光源。
纬朗光电
纬朗光电成立于2007年1月份，迄今为止已经经历了近13年的发展，是国内非常早的第一批专业机器视觉行业的公司， 专注于LED 视觉光源集研发、制造生产、销售于一体的视觉企业，具有根据客户需求特殊定做生产LED照明的能力。
可提供工业光源包括环形光，条形光，漫射光，平行光，DOME光，点光源，线性光等等全套视觉光源及光源定制。其解决方案可应用于手机检测、接插件检测、汽车检测和食品包装检测，比如在手机检测上，用同轴光源进行高光倒角表面瑕疵检测、侧边框污渍检测、用碗形光源进行凸台完整度检测，90度低角度环形光进行手机白色塑料后盖划伤检测等等。
镜 头
镜头的基本功能就是实现光束变换（调制），在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将目标呈现在图像传感器敏感面上。镜头质量直接影响到机器视觉系统的整体性能， 合理选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。
东正光学
深圳市东正光学技术有限公司（DZO东正光学）成立于2013年，总部设在中国深圳，公司专业从事工业镜头的研发和生产。在上周深圳会展中心举办的2019深圳国际全触与显示展上，东正光学重点展示了公司的高解析先扫描镜头系列、远芯镜头系列、微距镜头系列 等等。
东正光学可以提供各类特种镜头，包括高清线扫描大靶面工业镜头（兼容面阵及线性）、远心镜头和微距镜头、斜像镜头、自聚焦镜头、VR镜头等等。产品被广泛应用于智能检测、PCB检测、OLED检测、LCD检测、汽车、机器人、印刷、物流仓储、军工、科研、钢铁、玻璃制造等。
高解析大靶面及线性扫描镜头。针对市场大面幅相机应用的需求推出支持2500万、2900万等大靶面（全画幅）面阵相机8K、12K、16K高解析度线扫描相机的高品质镜头多达40多款分辨率可达200LP/mm，超低的畸变特性从0.01倍到3.0倍几乎所有倍率全覆盖，目前该系列镜头应用在华为、苹果、格力、比亚迪、富士康等知名企业的生产检测当中。
远心镜头系列。东正光学远心镜头系列支持1英寸到1.75英寸400万到1200万大面阵相机的应用。多种规格并且现货库存品可以满足不同客户的不同视觉检测需求。该系列产品应用在各行各业的检测领域中，在华为、三星、苹果、格力、比亚迪 等诸多知名公司的产品生产线中都有该产品的身影。
长步道
广州长步道光电科技有限公司成立于2010年，是一家专注于中高端光学镜头， 集自主研发设计、生产制造、营销以及持续服务于一体的国家高新技术企业。公司有广州和长沙两大制造基地，具有全球领先的工业镜头产业链，能快速为客户提供满意的个性化产品设计（ODM）及综合解决方案。
产品包括工业镜头，远心镜头，定焦FA镜头，线扫描镜头，大靶面镜头，安防监控镜头，车载镜头，红外镜头，无人机镜头等。开发的产品系列全，品质高，供货稳定，交货期短。产品应用范围涉及包装、现代物流、交通、安防监控、印刷、电子、纺织、汽车制造、烟草、半导体、医疗制药等多个领域。
工业相机
工业相机是机器视觉系统的重要组成部分， 其功能是通过CCD或CMOS成像传感器将镜头产生的光学像转换为对应的模拟或数字信号，并将这些信息由相机与计算机的接口传送到计算机主机。早期的工业相机多采用PAL/NTSC/CCIR/EIA-170等标准模拟输出，也有采用非标准模拟输出的产品，随着GigE/IEEE 1394/USB 2.0/USB 3.0/Camera Link/ CameraLink HS/CoaXPress 等数字接口技术的发展和普及，越来越多的工业数字相机取代传统的模拟相机出现在各种机器视觉系统中。
华睿科技
华睿科技是一家专注于机器视觉产品研发、生产与销售的专业性公司，是全球领先的以视频为核心的智慧物联解决方案提供商和运营服务商——大华股份旗下机器视觉子公司。
公司立足于长期积累的先进视频分析技术，面向全球提供先进的机器视觉产品及解决方案， 涵盖全系列工业相机、镜头、视觉传感器、智能工业相机、视觉控制器、算法软件等，可实现读码、OCR、视觉测量和定位、缺陷检测等应用，产品已广泛应用于SMT、物流、铁路、安检、3C、半导体等相关行业。
在上周的显示展上，华睿科技展示了一系列高性能大面阵工业相机亮相，据华睿科技市场总监尤冬介绍，公司产品可用于液晶屏缺陷检测，视觉测量，机械臂定位。 华睿科技的大面阵工业相机包括5000系列CamerLink大面阵、7000系列CamerLink大面阵、5000系列CoaXPress大面阵、9000系列CoaXPress大面阵。
大恒图像
大恒图像成立于1991年，是国内较早从事图像处理和机器视觉行业的公司。 自从成立开始，公司一直致力于机器视觉领域的技术创新及产品研发，拥有众多自主产权的机器视觉产品。其产品在工业领域得到广泛应用，例如半导体行业、印刷行业、铁路行业、纺织行业、制药行业等。大恒图像的工业相机主要有面阵相机和线阵相机。
面阵相机 是以“面”为单位来进行图像采集的成像工具，可以在短时间内曝光、一次性获取完整的目标图像，具有测量图像直观的优势，在目标物体的形状、尺寸，甚至温度等方面的测量应用中发挥着至关重要的成像作用。大恒图像自主研发了多个系列的面阵相机，分辨率涵盖从VGA到3140万像素，帧率最高可达860fps，数据接口多样化，已广泛应用在各种机器视觉应用场合；同时，大恒图像代理多家国外厂商的面阵相机，相机产品线丰富，可以满足各行各业的各种机器视觉应用需求。
线阵相机， 顾名思义就是所探测的物体要在一个很长的界面上。线阵相机的传感器只有一行感光像素，所以线阵相机一般具有非常高的扫描频率和分辨率。 线阵CCD/CMOS的优点是一维像元数可以做得很多，而且像元尺寸比较灵活，行频高，特别适用于一维动态目标的测量。通常在如下情况下，需要考虑使用线阵相机：1.被测视野为细长的带状，多用于滚筒上检测的问题；2.需要极大的视野或极高的精度。大恒图像代理国外多家知名厂商的线阵相机，产品线丰富，型号多样，可满足绝大部分的线阵应用需求。
视觉软件
工业视觉软件基本被国外企业垄断，国内企业在二次开发中有所布局，不过目前也有一些公司已经自己完成底层算法的研究，并在一些领域开始应用。
奥普特（OPT）
SciSmart智能视觉软件为OPT自主研发、具备完整知识产权的智能软件产品，最近一次更新主要着眼于算法特点更新与软件架构更新，内容有：深度学习技术、3D视觉处理、高速视觉检测、支持多工位并行、支持在线调试、支持自定义用户界面等各个更新点。
图：SciSmart智能视觉软件界面
SciSmart 功能界面包括图像、增强、定位、测量、检测、识别、通信、控制。对于大部分工具，有风格统一的界面和默认参数，无需用户过多设置，操作非常简单。流程图中有两类元素，即方形的算子块和流程控制块，建立好流程图后，将算子添加到算子块中并设置好流程控制条件，就可以实现检测过程。
在此前的一次研讨会上，广东奥普特科技股份有限公司总监贺珍真介绍过SciSmart的应用案例，比如图像标定、字符识别（可同时识别数字、英文和中文），几何变换、图像拼接、二维码识别、一维码识别等等。
创科视觉
创科视觉于2003年组建技术团队进行图像算法研究，经过公司几十位工程师和算法专家的不懈努力，成功地开发出国内首款高性能机器视觉软件包CKVisionLib，并已经应用在不同的领域上，所推出的软件产品填补了当时国内相关行业的空白。
创科视觉的软件产品包括不用编程的机器视觉软件CkVisionBuilder V3.0 软件、嵌入式智能机器视觉软件和高性能机器视觉软件开发包。
CkVisionBuilder V3.0 软件 是创科视觉所开发的一款通用型智能机器视觉软件。该软件包含超过百种自创算法，支持亚像素图像匹配可达毫秒级，项目周期可在半小时内完成，与国外同类产品价格相比，性价比高。 可以应用在电子及3C、激光、电池及新能源、五金及印刷、食品医药及包装、自动化设备、汽车行业、半导体和集成电路、柔性电路板（FPC）等等。
嵌入式智能机器视觉软件 视觉组件已经集成相机采集，图像预处理，图像标定算法，图像处理，数据串口通讯，数据以太网通讯，IO通讯，数据写入文本。只需通过软件弹出的编辑流程窗口就可以完成程序架构的编辑。软件支持VC、VB、C#、BC、Delphi等开发语言。
高性能机器视觉软件开发包， 创科公司开发出新一代机器视觉软件开发平台CkVision5.2，该平台集成BLOB分析，对象计数、几何匹配、灰度匹配、彩色匹配、字符识别、条码识别、测圆、找圆、卡尺测量、外经内经测量、颜色识别、图像基本运算（二值化、比例变换、开运算、闭运算、膨胀、腐蚀、滤波、边缘检测）、几何运算、图像合并、图像旋转、轮廓提取等功能。
维视图像
维视数字图像技术有限公司是以工业视觉及自动化技术为核心，致力于机器视觉、视觉机器人应用系统集成解决方案 的高科技企业。公司自成立10多年来，一直专注于机器视觉和图像处理技术的推动和革新，旨在为客户解决工业生产实际中的问题。
公司的视觉软件包括VisionBank SVS智能视觉软件、SVMS智能视觉测量软件、MV-MVICS机器视觉图像处理控制器软件、MV-MVIPS机器视觉图像处理软件。
MVIPS 机器视觉图像处理软件 是一款高性能的机器视觉图像处理软件，包括OCR& OCV字符识别、尺寸测量、颜色检查、区域对比四大功能模块，测量、检测、识别速度快，可靠性高。
MVIPS机器视觉图像处理软件 兼容Microvision全系列相机以及支持DirectShow和DCAM驱动的图像采集设备，能直接从硬件上得到图像数据，配合视觉工具库，获得高性能的应用、处理，使用起来更加方便、快捷。 同时软件也提供可实现快速开发的开发包，用户可以利用其快速开发图像处理和机器视觉应用软件，搭建自己的机器视觉应用系统。 此开发包将OCR & OCV、尺寸测量、颜色检查、区域对比的算法分别封装成相应的功能模块，免去了调用算法的繁琐性。
百迈技术
百迈技术成立于2015年，长期致力于视觉硬件、视觉图像算法及视觉通用平台的原创技术研发， 在上周深圳会展中心举办的2019深圳国际全触与显示展上，百迈技术展示了新研发的先进通用 AOI 视觉平台， 期望满足工业视觉检测的全方位需求。
据官网介绍，百迈技术以机器视觉缺陷检测技术为核心，坚持自主化底层算法， 历时五年研发出领先的通用AOI视觉平台，具备应用领域更广、方案更灵活、部署效益更高的绝对优势。AOI平台化也大力提升了产业链协同性，降低行业门槛，全面解决高端制造业的缺陷检测难题，为产业升级提供更优质更可靠的保证。
图：百迈技术部分可检测类型展示
事实上，很多企业在产业链的多个环节有布局，比如奥普特可以同时提供光源、镜头、工业相机、视觉软件等，康视达可以同时提供各种光源、镜头和相机，华睿科技可以同时提供相机、镜头等。一般而言，机器视觉产业链主要包括上游的零部件级市场、中游的系统集成/整机装备市场和下游的应用市场，这篇文章主要集中于上游零部件市场主要包括光源、镜头、工业相机、图像采集卡、图像处理软件等软硬件提供商。
作者：Carol Li
一文详解工业相机和镜头选取
作者：Atlas
来源：公众号@3D视觉工坊
01 什么是工业相机
刚入门3D视觉，第一次接触到工业相机的时候，对，一般来说工业相机长这个样子：
图1 常见工业相机外观
一问价格，至少都是大几千，贵的在十几万，心里就不禁有疑问，就这么一个破相机，为啥就卖这么贵？它跟我们常见的单反相机有什么区别？我用单反相机来拍，色彩又好，成像又清晰，它不香吗？为啥一定要用工业相机？
图2 常见单反相机外观
咋一看，单反相机块头这么大、工业相机块头这么小，工业相机明显在坑人啊！诚然，由于工业相机需求量和产量的缘故，工业相机的研发、制造总成本会远远高过消费级单反相机，这也是它价格更为昂贵的原因，但我们这里一定要明白一个概念：工业相机，不能简单地理解为工业上用的相机，它是有特殊用途的一类相机统称。
特殊用途 ：什么叫特殊用途，比如说我们3D重建算法，对相机的畸变要求尽量小，在某些恶劣场合，需要用到IP67级防水相机、拍摄原子弹爆炸前几微秒内原子弹内部的场景，这类专门的相机可以称为高速相机，这些相机都可以称为工业相机。而相反的，你认为工厂里监控摄像头，尽管它部署在工厂里的每个角落，但你能认为它是工业相机吗？
02 工业相机与单反相机的区别
事实上，工业相机相比较一般的单反相机，区别还是很大的，概括下来大致有以下4个方面：
1、配 备专门软件开发工具包 （Software Development Kit，SDK），我们可以通过代码设置包括：曝光时间、触发方式、图像分辨率、成像帧率等等一系列相机参数（下面是某款相机SDK的图像界面）。
图3 FlyCapture SDK 采集图像界面
2、成像精准 ：一般来说，工业相机的图像传感器是逐行扫描的，而普通传感器是隔行扫描的，前者生产工艺更为复杂，成品率低、出货量少，世界上只有少数公司能够提供这类产品。此外，工业相机的畸变、色彩还原准确度往往更好，而单反相机追求的是要拍的好看。
3、稳定性和可靠性 ：工业相机的性能稳定可靠、易于安装，结构紧凑结实不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下工作，这是单反相机做不到的。
例如一些工业相机被安装在工业检测生产线上，负责产品的视觉测量、缺陷筛查等工作，这就要求相机在流水线常年连续运转过程中保证不出故障，否则会导致生产线停摆甚至瘫痪，这对企业来说意味着难以挽回的经济损失。
4、特殊用途
·严苛场景 ：比如某些在航空上用的相机，其工作温度范围就要求：-40℃~85℃；·像速度 ：拍摄汽车碰撞、原子弹爆炸的高速相机；·光谱范围 ：比如测量钢炉内铁水温度的红外相机；除此之外，工业相机一般来是黑白的，主要是为了保证曝光充足、成像准确。至于价格，我认为不是区分工业相机和单反相机主要的因素，还是得看具体相机的型号，消费级市场也有大十几万的设备。
03 工业相机的接口
工业相机的接口主要有三种类型：
图4 工业相机的接口[2]
镜头 接口：固定相机跟镜头，也称为卡口；数据 接口（控制）：传输拍摄到的相机数据（控制相机）；电源 接口（控制）：提供相机电源（控制相机）；有时候，数据口和电源口也会放一起，某个接口既能提供数据传输又能提供相机电源，随着时代的变化，这类即插即用的工业相机越来越普遍。
这里所谓的即插即用，并不是说插上去就能用，而是在安装相应的驱动后，我们通过SDK可以进行调用，区别与某些接口相机需要自己去写底层驱动以及相应图像处理算法。
3.1 镜头接口
通常来说，我们买到的工业相机是不带镜头的，就像下面这样：
图5 不带镜头的工业相机
常见的工业相机镜头接口包括：C、CS、M42、M50、F、V、T2等等，接口类型的不同和工业相机镜头性能、质量并无直接关系，仅仅是接口方式不一样，一般来说，我们也能找到各种常用接口之间的转接口。下面简要地介绍下这些接口。
最简单的，你记住什么相机接口对什么相机镜头即可。
1）C、CS接口
相机镜头的C、CS接口非常相似，它们的接口直径 、螺纹间距 都是一样的，仅仅是法兰距 不同。C接口的法兰距是17.5mm，CS接口的法兰距是12.5mm。因此对于CS接口的相机，如果想要接入C接口的镜头，只需要一个5mm厚的CS-C转换环即可。两个接口与转换环的实物如下所示：
图6 工业相机C接口和CS接口实物（图中CS接口相机已转接为C接口）[2]
法兰距 ：也叫做像场定位距离，是指机身上镜头卡口平面与机身曝光窗平面之间的距离，即镜头卡口到感光元件（一般是CMOS或CCD）之间的距离。注意，法兰距不同，即便装上也无法清晰对焦和成像。
2）M系列
M12接口，这个接口对应的数字12，指的是接口直径是12mm。由于直径较小，这类接口往往用在微小工业相机上，如无人机上搭载的相机一般用的这类镜头，如下所示：
（1）M12
（2）M42
（3）M58
图7 M系列接口 [2]
而M42、M58接口更大，往往用在大靶面的工业相机、甚至线扫相机上。这类接口直接通过螺纹连接到相机上，连接较为方便。
3）卡扣系列
对于卡扣系列，主要有两种：佳能的EF接口和尼康的F口，这个接口也在它们家单反中使用，两者的差别在于法兰距 不同，F口的法兰距大于EF口，在工业相机领域，尼康的F接口也更为常见一点。实例如下：
（1）EF接口（佳能）
（2）F接口（尼康）
图8 卡扣系列接口[2]
4）常见镜头接口参数
当然还有其他接口，包括老式的PK口、施耐德V口、以及其它各种接口等，这些用的倒不多，就不一一介绍了。其实记住一句话，什么相机口对什么镜头口 即可了，但这里还是给出常见的镜头接口参数，以便大家参阅：
表1 常见镜头接口参数[2]
3.2 数据+电源 接口
常见的数据、电源接口包括USB、CoaxPress、CameraLink、Gige接口等，如下所示：
图9 常见数据+电源 接口[3]
它们的性能指标对比如下：
表2 常见数据+电源接口对比[3]
简要地解释一下：
USB2.0、3.0系列：这类接口的好处是即插即用（虽然这里说是即插即用，但一般工业相机都还是要安装驱动以及相应的SDK才能调用的），3.0的速度达到了5.0GB，但问题是传输的线路太短，不太适合长距离、大批量工业相机的应用场景（这在大多数化工企业中是这样，相机安装在工厂的各个角落，处理放在主控室）。IEEE1394：Apple公司推出的标准，传输速度介于USB2.0~3.0之间（还是比较慢的），传输距离达到了100m，但是其需要额外的转接头，因此应用也不多。GIGE：也就是常说的网口相机，传输速度虽然不高（一般来说也够用了），但是传输距离远，集成方便，配合上千兆路由器，可以实现大规模的工业相机集成，目前工业应用上最为广泛，较为高端的工业相机也大多采用这种配置，唯一的缺点是需要额外的电源供电。Cameralink：一种专门的工业级视觉产品使用行业标准，传输速度可以达到5.44Gbit/s，往往用在之前的一些高速相机上(因为之前USB2.0、GIGE这些接口都太慢了)，但缺点是需要额外的图像采集卡 、价格贵（一条线缆1000）、而且不好用，要自己去写相机驱动，并且不支持热插拔（会损坏相机！）。原因：使用这类接口的相机在物理上被硬生生地拆为两部分，相机的厂商只负责相机的制造，而相应的驱动、软件，比如说图像的采集、处理等算法都需要你自己对CameraLink采集卡进行编程。CiaXPress：速度快、传输距离远，独立供电、价格也便宜，推出来用以取代Cameralink接口。这类相机需要额外的接口卡 ，注意，这里是接口卡！接口卡不同于采集卡，其只是相机采集到的数据的一个中转站，不会对数据做任何处理，其直接将数据存储在主寄存器中。因为这类相机传输速度较快，如果将拷贝数据的工作交给CPU来做的话，CPU将会消耗大量资源.需要说明的是，我们选取工业相机型号的时候，接口并不是传输速度越好越好，而是要挑合适的，杀鸡焉用牛刀？那怎么选型呢？我们下一节说！
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04 镜头参数
4.1 焦距
1）物理焦距
对于单片凸透镜来说，焦距通常指平行光线经凸透镜汇聚后一点到透镜中心的这段距离 ，如下所示。通常，这个距离在制造完成后就不可变的，也就是说一块凸透镜的焦距 是不会发生变化的。
图10 单片凸透镜的物理焦距
但现代镜头通常由多片薄透镜组成，如图11所示:
图11 现代相机镜头构成[5]
它们之间的的相对距离可以发生变化，因而物理焦距 也可以随之发生变化，这类镜头称为变焦镜头 ，反之不能发生变化的是定焦镜头 。
2）摄影焦距
市面上大多数镜头都是定焦镜头，但是我们常说调焦又是怎么回事呢？不是说定焦镜头吗？定焦怎么能调焦呢？
事实上，这里我们所说的调焦 ，或者说对焦 ，其实并不说改变镜头的物理焦距，而是改变像距，即调整成像面和镜头的距离，使得CCD上能够清晰成像，这段距离也称为摄影焦距 ，简称焦距 ，如下所示：
图12 镜头的摄影焦距[4]
3）调焦原因
为什么要去调整摄影焦距呢？
我们来看下面这个模型：
图13 相机清晰成像对焦情况
对于小人头部的A点，其从头部发出三个方向的光线，经过镜头汇聚后，汇聚于成像面的A’点。那么对于A点发出其它方向的光线呢？它们也会汇聚于A点，因为镜头的形状是经过专门设计的。
这里有两点特殊：
同一点发出的各个方向的光线，经过镜头后必定汇聚于同一点； 同一平面上的不同点发出的光线，经过镜头后，汇聚于不同点；对于这个模型，这里可以看出，如果相机镜头跟成像面的距离，也就是焦距不对 ，那么必然要进行调焦 。在实际情况中，在大多数相机中，CCD是固定不动的，我们通过移动整个镜头离成像面的距离来完成对焦（镜头的物理焦距依然没有发生改变，这也是定焦镜头可以调焦的原理 ）。
为什么改变物体距相机的距离后，我们要重新进行调焦？
原因如下：即使是同一个高度点，在不同距离上，摄影焦距也是不一样的 ，因而需要调焦，示意图如下，A1、A2的摄影焦距显然不一样：
图14 不同成像距离，摄影距离不同，因而需要调焦
有人又问了，如果发生发生下面这个场景，图像不会混叠吗？A1、A3好像成像在同一点上，首先A3是可以清晰成像的，A1显然不行。
图15 不同距离、高度下光路混叠现象
其次，从理论上讲，A1、A3在CCD上就是呈现为同一点，那怎么区分A1、A3点呢？拜托，动下脑子，如果有A3点，你能看到A1点吗？
需要提的一点是，在之后的模型推导中，我们会将整个相机模型简化为小孔成像模型，就像下图这样，这并不会影响我们之后公式推导的准确性。
图16 简化的相机小孔成像模型
对于上面的理解，这里只要求你大致了解，知道为什么需要调焦就好，因为传统的相机光学真的是门非常复杂、高深的学问，可以讲好久，在这里我跟你讲的还是化简后的相机模型。
简单说，焦距有两种，镜头的物理焦距和摄影焦距，物理焦距一般出厂后就固定了，我们调整的是摄影焦距，恰当的摄影焦距才能使图像清晰成像。
4.2 景深
前面有个问题，我们知道头顶平面可以清晰成像，那么鼻子的位置就不能清晰成像了吗？
事实上，我们所谓的清晰是一个相对的概念，人眼的分辨能力有限，只要该区域足够小，我们就认为它是清楚的。模型如下所示：
图17 景深：相机在一段范围内都可以认为是清晰成像的
在平面前后一定距离范围内，从a到c，我们可以认为成像都是清晰的，这一深度范围称为景深 。焦点附近，也就是在景深范围内清晰，而前后方景物都比较模糊，实际的图像如下：
图18 景深范围内清晰，范围外模糊
4.3 光圈
光圈大小是用 f 值来刻画的，意思是开了几分之几，影响镜头的进光量。光圈值为f/2.0，意思是开了1/2，常见的光圈值如下所示：
图19 镜头光圈大小
光圈的大小除了影响进光量外，也会影响景深，简单说：光圈越大，景深越小 。
图20 光圈影响景深原理图
较大的光圈意味着更大的进光量，有利于弱光环境下拍摄，一般来说，镜头越亮约好，但是大光圈镜头也意味着景深不够。
4.4 常见镜头标识
关于工业相机中常见的镜头标识大致如下：
图21 镜头常见标识
还有一些镜头标识，当你看到了不认识，请百度一下！因为有时候我也会不认识上面的标志。
05 相机参数
关于相机的参数就简单多了，下面简要叙述：
分辨率 相机每次采集图像水平和竖直方向的像素点数，对应于CCD水平和竖直方向排列的感光元的个数，常见的分辨率有：。像元大小 单个像素的物理尺寸大小，一般来说，像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。目前工业数字相机像元尺寸一般为3~4 。靶面尺寸 通常厂家会告诉你实际CCD的靶面尺寸，其并不完全等于分辨率 像元大小，常见的相机靶面尺寸查询http://shixinhua.com/camera/2012/06/7.html。像元大小和像元数（分辨率）两者共同决定相机靶面的大小，是此消彼长的关系，所以我们选择相机的时候也并不是分辨率越高越好，而是挑选合适的分辨率。像素深度 每个像素的位数，含义如下，比如说一副灰色图像的像素深度为 8 bit，那么意味着它有 级灰度（对于三通道的彩色图像来说，意味着 种颜色）。常见的像素深度有 8、10、12 bit。像素深度过浅，会使图像看起来不自然。而增加像素深度可以增加测量的准确性，但是也会降低系统的速度，并且提高系统集成的难度。知道了像素深度概念，你就能明白为什么大多数工业相机都是黑白相机了吧？最大帧率/行频 相机采集和传输图像的速度，一般来说有两种类型相机：面阵相机：每秒采集的帧数（Frames/Sec）；线阵相机：每秒采集的行数（HZ）；曝光方式 线阵相机：逐行曝光，有固定行频和外触发同步形式；面阵相机：帧曝光、场曝光、滚动曝光等形式，也提供外触发同步形式；所谓外触发同步，指的是外部给一个信号，相机即开始拍摄图像。曝光时间 也称为快门速度，指从快门打开到关闭的时间间隔，在这一段时间内，物体可以在底片上留下影像。曝光时间 快门速度共同决定了曝光量。曝光时间不能设置太长，其会增加照片的底噪，也不能设置太短，会导致曝光不足，要看需要而定：在暗光条件下，比如说拍星星，曝光时间就要设置几个小时。而在亮光情况下，拍摄运动的汽车，曝光时间就不能设置太长，否则会行成残影。光谱响应特性 指传感器对不同光波的敏感特性，一般来说，响应范围都在350nm~1000nm间。有的相机在靶面前面会增加一个滤镜，滤除红外线，如果系统需要多红外光感应，可以去除该滤镜。信噪比 相机的信噪比定义为图像中信号与噪声的比值，代表了图像的质量，图像信噪比越高，相机性能和图像质量越好。06 相机和镜头选取
下面这些参数，主要用在相机、镜头选取的计算中：
工作距离 （Working distance, WD）：镜头最外端到被测物体距离。视场范围 （Field of View, FV）：实际拍摄到区域尺寸。视场角 （Angle of View, FOV）：影响理论视场范围。图22 视场角和视场范围关系
光学放大倍数 （Magnification, B）：芯片尺寸除以视野范围；图23 光学放大倍数
下面我们来讲一些主要参数的选取：
1.相机
·CCD or CMOS· CCD 提供更好的图像质量、抗噪能力，CMOS体积更小，但噪声会更多一点。当然，这不是绝对的，还是钱决定的。· CCD尺寸· 有钱的话，尽量买大一点的。· 合适的分辨率· 对于视野范围为 ，要求测量精度为 ，那么横/竖放下的分辨率至少为 像素，通过我们不会用一个像素对应一个测量精度，一般选择倍数为4、甚至更高，这样相机单方向的分辨率为 ，相机的分辨率：。这也是为什么结构光系统视野范围大则测量精度低的原因。
· 足够的相机帧率· 当被测物体有运动要求，相机的帧率不能太低，对于一些高速运动的物体，可以选择2.镜头
· 镜头接口：跟相机接口匹配，也可以外加转换口后匹配，并且镜头可支持的最大CCD尺寸应大于选配相机CCD尺寸大小。· 镜头焦距根据相机CCD尺寸、工作距离、视场大小（物体的高/宽）计算所需镜头的焦距，如下：图24 根据CCD尺寸、工作距离、视场大小计算所需的镜头焦距· 镜头光圈范围光圈大小决定图像亮度，在拍摄高速运动物体、曝光时间很短的应用中，应选用大光圈镜头以提高图像亮度。07 附录
1、FlyCapture2工业相机使用说明书： 在公众号「3D视觉工坊 」，后台回复「工业相机 」，即可直接下载。
2、图像传感器报告摘要
链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/137375626
参考链接
[1]工业相机与单反相机的区别 <知乎，微光启明，国防科技大学，工学博士>：https://zhuanlan.zhihu.com/p/95829433
[2]工业相机镜头接口类型 <知乎，微光启明，国防科技大学，工学博士>：https://zhuanlan.zhihu.com/p/100984490
[3]工业相机数据接口标准 <电子发烧友，judyzhong>：http://www.elecfans.com/dianzichangshi/20171117581055.html
[4]工业相机和镜头主要参数 <CSDN，非凡初来乍到>：https://blog.csdn.net/qq_38241538/article/details/84106969
[5]相机镜头工作原理图解<Paincker,学习思考>：https://www.paincker.com/how-the-lens-works
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