最近在做一个项目需要对一个光学系统进行 选型,在此期间恶补了相机和镜头的基础知识,整理了一个笔记
相机参数:
- 分辨率:靶面排列的像元数,用于度量图像内数据量多少的一个参数,通常表示成ppi(每英寸像素Pixel per inch)和dpi(每英寸点)
- 像素位深:像素深度是指存储每个像素所用的位数,也用它来度量图像的分辨率。常见为8、10、12bit
- 像元尺寸:像元尺寸和像元数(分辨率)共同决定靶面的大小。一般像元尺寸越小,制造难度越大。
- 传感器尺寸:靶面 = 像元尺寸*分辨率
- 曝光时间:为了将光投射到照相感光材料的感光面上,快门要打开的时间。关系到成像有没有拖影。
- 视场角:最边缘的入射光线在镜头中心组成的角度。
- 精度:传感器一个像素表示实际物体的尺寸。单位,mm/pixel。
- 信噪比:图像中,信号与噪声的比值(有效信号平均灰度值与噪声均方根的比值),信噪比越高越好。
镜头参数:
1.视野(field of view):相机所能监控的视野,指镜头所能覆盖的范围
2.工作距离(workin distance)镜头前端到受检物体表面的直线距离
3.景深(Depth Of View):调焦平面前后一定距离内还能清晰成像的纵深距离,是一个距离范围
4.焦距(focal length,简称f)镜头中心点到焦平面上所形成的清晰图像所在平面之间的距离,焦距主要有两个参数
a) 焦距小,视角大,观察范围大,但距离远的物体成像不清晰。
b) 焦距大,视角小,观察范围小,距离远的物体也可清晰成像。
这个图片大家初中高中物理都需要学到,标准镜头上的调焦环调的不是焦距而是像距
5.光圈(Iris)其中光圈是用F表示,F=f/D,f为焦距,D为通光孔直径
一个例子:
有一台 1/3” C 型安装的 CDD 摄像机(水平方向为 4.8 毫米)。物体到镜头前部的距离为 12”(305 毫米)。视野或物体的尺寸为2.5”(64 毫米)。换算系数为 1” = 25.4 毫米(经过圆整),试选取适合的焦距
根据相似三角形有:
FL = 4.8 毫米 x 305 毫米 / 64 毫米)
FL = 1464 毫米 / 64 毫米
FL = 按 23 毫米镜头的要求
FL = 0.19” x 12” / 2.5”
FL = 2.28” / 2.5”
FL = 0.912” x 25.4 毫米/inch
FL = 按 23 毫米镜头的要求
注意:勿将工作距离与物体到像的距离混淆。工作距离是从工业镜头前部到被观察物体之间的距离。而物体到像的距离是 CCD 传感器到物体之间的距离。计算要求的工业镜头焦距时,必须使用工作距离。