工业镜头，机器视觉的眼睛

机器视觉系统中，镜头相当于人的眼睛，其基本功能就是实现将成像目标的光学图像聚焦在图像传感器的光敏面阵上。视觉系统处理的所有图像信息均通过镜头得到，镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。合理地选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。

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，但是工业镜头的作用亦不可或缺。镜头作为机器视觉整个视觉系统的眼睛，它的重要性不言而喻，镜头也是影响图像质量的关键因素。

所以，视觉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。镜头的质量直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果，最终影响到机器视觉系统的整体性能。因此，合理地选择工业镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。

工作距离：

指当图像在焦距范围内的时候，物体和工业镜头前端的距离，小于最小工作距离系统一般不能清晰成像。所以工作距离的大小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环境。

光圈：

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。

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。当景深一定的情况下，景深效果可以通过缩小镜头孔径来变大，但也需要提高光线等级进行补偿。

视野：

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

数值孔径：

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。也就是说数值孔径，直接决定了镜头分辨率，数值孔径越大，分辨率越高，否则反之。

后背焦：

准确来说，后倍焦是相机的一个参数，指相机接口平面到芯片的距离。但在线扫描镜头或者大面阵相机的镜头选型时，后倍焦是一个非常重要的参数，因为它直接影响镜头的配置。不同厂家的相机，接口也可能有不同的后倍焦。

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，即D/f。

最大相对孔径：

一般标在镜头上，如1:1.2或f/1.2。

分辨率：

指在像面处镜头在单位毫米内能够分辨的黑白相间的条纹对数。

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

靶面： 镜头所能兼容的靶面必须大于相机的靶面，这样相机成像的图片才能完整，没有暗角。

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。

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