机器视觉13镜头

镜头作用：

一端收集物体的光线，并将光线在另一端汇聚为实像，并投影到接收面的物体。

此时，汇集光线的点称为焦点，镜头中心到焦点的距离称为焦点距离。

当镜头为凸镜时，焦点距离将根据镜头的厚度（膨胀）程度不同而各不相同，膨胀程度越大焦点距离越短。

镜头的重要参数

1，WD（Work Distance，工作距离）

WD表示焦点对准拍摄对象时，镜头顶端到拍摄对象的距离

2.焦点距离（焦距）

焦距就是镜头（凸镜）中心点到感光器（CCD）平面的距离

镜头焦距的长短决定着拍摄的成像大小，视场角大小，景深大小和画面的透视强弱。

焦距越短，视角会越宽；焦距的数字越大表示它的焦距越长，就是我们的视角会越窄

3.视野

视野范围（FOV）指的是镜头能看到的最大范围，也就是镜头所能覆盖的有效工作区域

视野的广度由镜头的焦点距离来决定。

镜头的焦点距离越短，则视角越大，视野也就越广。相反，焦点距离越长，则可以放大远处的拍摄对象。

4.景深

视野指的是横向的范围，景深(DOF)指的是纵深的范围。

在最小工作距离到最大工作距离之间的范围称为景深，景深内的物体都可以清晰成像。景深一般可以通过光圈调节，光圈越小，景深越大

镜头前沿能够取得清晰图像测定的被摄物体前后距离范围 (物体清晰成像的范围)

影响景深的因素还有很多：

1. 镜头本身。
2. 光圈越小，景深越大。
3. 照明越亮，景深越大。（快门速度越慢，景深越大）
4. 焦距越小，景深越大。
5. WD工作距离越大，景深越大。
6. CCD的单个像素直径越大，景深越大。

5.镜头的分辨率

镜头可以观察的最小间隔。如分辨率为 10 μm 的镜头，可以清晰的观察线宽为 10 μm、间距为 10 μm 并列条纹线。分辨率不足时，人们感觉 2 根线好像重叠在一起。就需要更高分辨率的镜头。

6.镜头的倍率

检测物体的实际大小与图像大小的比率。用数码相机的原理考虑时，光学倍率可以通过「CCD 有效像素大小 ÷ 视野」来求得。

7.F 值（或者光圈值）

用来控制光线透过镜头进入机身内感光面光量的装置

光圈大小一般用F表示，以镜头焦距f和通光孔径直径D的比值来衡量，当光圈物理孔径不变时，镜头中心与感光器件距离越远，F值越大，光圈越小；反之，F值越小，光圈越大。

一般通过调整通光孔径大小来调节光圈，完整的光圈数值系列如下：F1，F1.4，F2，F2.8，F4，F5.6，F8，F11，F16，F22，F32，F44，F64。

8.镜头畸变

镜头在成像时，特别是用短焦距镜头拍摄大视场，图像会产生形变，这种情况叫做镜头的畸变，这是由于镜头的光学结构和成像特性导致的，原因是由于视野中局部放大倍数不一致造成的图像扭曲。

拍摄的视场越大，所用的镜头的焦距越短，畸变的程度就越明显，如果轴线外光线向中心弯曲，则被称作**"枕形畸变"。如果向外侧弯曲，则被称作"桶形畸变"，**

可以通过图像标定减弱这种平面畸变的影响。

9.镜头接口

镜头接口只要可跟相机接口匹配安装或可通过外加转换口匹配安装就可以了，

F型、C型、CS型，其他有M42、莱卡、哈苏、AK.

其中C口跟CS口是最常用的镜头接口，这两者主要的区别是图像传感器与镜头之间的距离不同。

C型接口和CS型接口的螺纹连接是一样的，区别在于C型接口的后截距为17.5mm，CS型接口的后截距为12.5mm

CS接口的后截距比C接口的短5mm，

CS型接口的工业相机可以和C口及CS口的镜头连接使用，使用C口镜头时需要加一个5mm的转接环

C接口的工业相机不能用CS口的镜头。

10.最大适配芯片尺寸

镜头能支持的最大清晰成像的范围。

选择相机和镜头时，镜头的最大适配芯片尺寸要大于或等于相机的芯片尺寸，否则会引起严重的畸变和相差，甚至周边或四角不能成像

11.远心镜头

一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化

远心镜头(Telecentric lens)相比普通镜头，还具有低畸变，高景深，高分辨力等特性。

应用于半导体、机械零部件，科研、激光测径，印钞等相关行业， 远心镜头镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合，主要完成精密测量等工作任务。