機(jī)器視覺----光源與鏡頭選型組合

工業(yè)鏡頭的選型

鏡頭的選擇過程，是將鏡頭各項(xiàng)參數(shù)逐步明確化的過程。作為成像器件，鏡頭通常與光源、相機(jī)一起構(gòu)成一個完整的圖像采集系統(tǒng)，因此鏡頭的選擇受到整個系統(tǒng)要求的制約。一般地可以按以下幾個方面來進(jìn)行分析考慮。

一、波長、變焦與否

鏡頭的工作波長和是否需要變焦是比較容易先確定下來的，成像過程中需要改變放大倍率的應(yīng)用，采用變焦鏡頭，否則采用定焦鏡頭就可以了。

關(guān)于鏡頭的工作波長，常見的是可見光波段，也有其他波段的應(yīng)用。是否需要另外采取濾光措施？單色光還是多色光？能否有效避開雜散光的影響？把這幾個問題考慮清楚，綜合衡量后再確定鏡頭的工作波長。

二、特殊要求優(yōu)先考慮

結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用特點(diǎn)，可能會有特殊的要求，應(yīng)該先予明確下來。例如是否有測量功能，是否需要使用遠(yuǎn)心鏡頭，成像的景深是否很大等等。景深往往不被重視，但是它卻是任何成像系統(tǒng)都必須考慮的。

三、工作距離、焦距

工作距離和焦距往往結(jié)合起來考慮。一般地，可以采用這個思路：先明確系統(tǒng)的分辨率，結(jié)合CCD像素尺寸就能知道放大倍率，再結(jié)合空間結(jié)構(gòu)約束就能知道大概的物像距離，進(jìn)一步估算鏡頭的焦距。所以鏡頭的焦距是和鏡頭的工作距離、系統(tǒng)分辨率（及CCD像素尺寸）相關(guān)的。

四、像面大小和像質(zhì)

所選鏡頭的像面大小要與相機(jī)感光面大小兼容，遵循“大的兼容小的”原則——相機(jī)感光面不能超出鏡頭標(biāo)示的像面尺寸——否則邊緣視場的像質(zhì)不保。像質(zhì)的要求主要關(guān)注MTF和畸變兩項(xiàng)。在測量應(yīng)用中，尤其應(yīng)該重視畸變。

五、光圈和接口

鏡頭的光圈主要影響像面的亮度。但是現(xiàn)在的機(jī)器視覺中，最終的圖像亮度是由很多因素共同決定的：光圈、相機(jī)增益、積分時間、光源等等。所以為了獲得必要的圖像亮度有比較多的環(huán)節(jié)供調(diào)整。鏡頭的接口指它與相機(jī)的連接接口，它們兩者需匹配，不能直接匹配就需考慮轉(zhuǎn)接。

六、鏡頭的其它類別：

線陣鏡頭：配合線陣相機(jī)使用的鏡頭。采用掃描式的工作方式，需要鏡頭與目標(biāo)相對運(yùn)動，每次曝光成像一條線，多次曝光組成一幅圖像。線陣掃描成像的特點(diǎn)：CCD線陣方向的圖像分辨率固定，而在目標(biāo)的運(yùn)動方向上，空間采樣頻率與運(yùn)動的相對速度有關(guān)。

從成像的角度講，線陣鏡頭和其它類型的鏡頭并沒有本質(zhì)的差異。只是對鏡頭的使用方式不同而已。

顯微鏡頭：為了看清目標(biāo)的細(xì)節(jié)特征，顯微鏡頭一般使用在高分辨率的場合。它們基本的特點(diǎn)是工作距離短，放大倍率高，視場小。

遠(yuǎn)心鏡頭：物方主光線平行于光軸主光線的會聚中心位于物方無限遠(yuǎn)，稱之為物方遠(yuǎn)心光路。作用：可以消除物方由于調(diào)焦不準(zhǔn)確帶來的測量誤差。