機器視覺中的鏡頭介紹

機器視覺光學系統中鏡頭的作用是將目標聚集在圖象傳感器的光敏面上，鏡頭質量的好壞直接影響到機器視覺的整體性能，合理選擇光學鏡頭是機器視覺系統設計的一個重要環節。

機器視覺是一項綜合技術，包括圖像處理、機械工程技術、控制、電光源照明、光學成像、傳感器、模擬與數字視頻技術、計算機軟硬件技術(圖像增強和分析算法、圖像卡、 I/O卡等)。一個典型的機器視覺應用系統包括圖像捕捉、光源系統、圖像數字化模塊、數字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機械控制執行模塊。

機器視覺中鏡頭的作用是將目標聚集在圖象傳感器的光敏面上，鏡頭質量的好壞直接影響到機器視覺的整體性能，合理選擇光學鏡頭是機器視覺系統設計的一個重要環節。

機器視覺光學系統的鏡頭一般由一組透鏡和光闌組成，下面分別做簡單介紹：

1.透鏡

透鏡包括凸透鏡和凹透鏡兩種，其中凸透鏡對光線具有會聚作用，也稱為會聚透鏡或正透鏡；凹透鏡對光線有發散作用，也稱為發散透鏡或負透鏡。由于正負透鏡具有相反的作用，所以經常將兩者配合使用，以矯正像差或其他失真。

2.光闌

進入鏡頭的光束大小一般由透鏡框和其他機械結構決定。通常在鏡頭中設置設置帶孔的金屬薄片以限制光束的大小，稱為光闌，其通光孔一般為圓形并中心在透鏡的中心軸上。為了調節進光量，普通鏡頭都具有光圈調節環，調節環轉動時帶動鏡頭內的黑色葉片以光軸為中心做伸縮運動，稱為可變孔徑光闌。鏡頭中決定成像面大小的光闌稱為視場光闌。鏡頭的鏡管通常被加工成羅紋狀并漆成黑色以消除雜光的影響。

3.自動光圈

在機器視覺中，自動光圈的主要作用是通過自動調整光圈控制入射光通量的大小，從而使CCD獲得理想的曝光，以獲得理想的圖象。自動光圈鏡頭目前主要有兩類：一類是視頻驅動型(Video)，另一類是直流驅動型（DC）。

4.變焦鏡頭

變焦鏡頭的成像質量一般低于固定焦距鏡頭，但在無須改變物距的情況下通過焦距變化即可獲得清晰的圖象，從而提高了機器視覺的設計靈活性。

5.自動調焦

自動調焦鏡頭可以根據不同的成像目標對鏡頭的焦距進行自動調整，從而確保在多種應用下都能實現**聚焦。CCD相機一般采用差分式對比傳遞函數方式進行自動調焦。

6.鏡頭接口

物鏡的接口尺寸國際標準共有三種：F型、C型、CS型。F型比較通用，一般實用于焦距大于25mm的鏡頭，而小于25mm時因為物鏡的尺寸不大，便采用C型或CS型。

7.鏡頭性能

鏡頭的性能指標主要包括焦距、相對孔徑、視場角度和光譜特性幾個方面。根據不同的應用條件，需要做相應選擇。

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