机器视觉系统之镜头篇.ppt

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1、镜头篇机器视觉系统主讲人：张勇中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司 镜头影响图像质量的关键因素 图像质量的参数 影响图像质量的因素分辨率（Resolution）镜头 摄像机显示设备对比度（Contrast）镜头 光源 摄像机景深（Depth of Field）镜头失真（Distortion），也叫畸变 镜头投影误差 镜头主要内容光学系统的基本概念及相关知识镜头的基本参数及相关知识如何选择镜头光学系统的基本概念及相关知识光学系统的基本概念光心和主轴光心是透镜的光学中心；主光轴又叫主轴，是指透镜通过光心的两个折射面曲率中心的连线及其延长线；透镜除了主光轴外，还有副光轴，凡是其他通过光心的

2、任一直线都叫做透镜的副光轴；一个透镜的主光轴只有一个，而副光轴却有无数个 光学系统的基本概念光心和主轴光学系统的基本概念焦点和焦平面光学系统的基本概念主点和主平面光学系统的基本概念共轭关系：在透镜成像过程中，物方的每一个点在像方都有相对应的一个点，每一条直线都有相对应的一条直线，每一个平面都有相对应的一个平面，物与像之间的这种相互关连的对应关系就是共轭关系。光学系统的基本概念焦距、物距和像距 从物方主点H至物方主焦点F的距离为物方焦距f或称为前焦距。从像方主点H至像方焦点F的距离为像方焦距f或称为后焦距。物方焦距和像方焦距统称为焦距。透镜的物方主点到物平面的距离，称为物距。透镜的像方主点到像平

3、面的距离，称为像距。薄透镜成像原理物距L 像距L影像性质L=L=f 缩小的倒立实像,物与像分别位于镜头前后两则L 由 向2f 值缩短L 由f 值向2f 值延长同上L=2f L=2f 1:1 的倒立实像,物与像分别位于镜头前后两侧L 由2f 值向f 值缩短L 由2f 值向 延长 放大的倒立实像,物与像分别位于镜头前后两侧L=f L=同上(注:理论上成立,实际上并不成立)L f L f 放大的倒立虚像,物与像位于镜头的同侧薄透镜成像原理共轴光学系统共轴光学系统：若光学系统的全部界面都由球面和平面构成，且个球面的球心均位于同一直线上，则该光学系统称为共轴光学系统；目前，绝大部分工业镜头都属于共轴光学

4、系统。共轴光学系统的光学特性 点成像为点（共轭点）；线成像为线（共轭线）；平面成像为平面（共轭面）；凡垂直于光轴的物平面上各部位的影像放大率都相等，即像与物的几何形状完全相似。物像关系和放大率公式 物距：L=f(1+1/)像距：L=f(1+)焦距：f=L/(1+1/)物高：y=y/=y(L-f)/f 像高：y=y=y(L-f)/f光学系统的常用计算公式镜头的基本参数及相关知识光学镜头的基本原理 机器视觉镜头的光学系统一般是由若干组透镜组成。每组透镜可能是一个单透镜，也可能是由两片或两片以上单片透镜互相胶合而成。机器视觉镜头都是厚透镜。但在大多数情况下，薄透镜的几何关系和参数计算，可以用来作为选

5、择镜头的依据。光学镜头的主要参数靶面工作距离（WD）景深（DOF）视野（FOV）分辨率（Resolution）视野(Field of view)：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；工作距离（Working Distance）：一般指镜头前端到被测物体的距离，小于最小工作距离系统一般不能清晰成像；景深（Depth Of Field）以镜头最佳聚焦时的WD为中心，前后存在一个范围，在此范围内镜头都可以清晰成像。光学镜头的主要参数光学镜头的主要参数相对孔径：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：它往往标示在镜头上，如1:1.2或f/1.2；光圈系数：相对孔径的倒数称为光圈系数，用表示。光学镜头的主要参数分辨率（Resolution）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。分辨率为1/2d，d为线宽。单位是”线对/毫米”（lp/mm）