工业相机和镜头主要参数解释

因做项目需要用到工业相机，现对工业相机镜头参数进行解释说明（部分为普通相机概念），以便了解。
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一、镜头主要参数

1.焦距（FocalLength）
焦距就是从镜头的中心点到胶平面（胶片或CCD）上所形成的清晰影像之间的距离，注意区分相机的焦距与单片凸透镜的焦距是两个概念，因为相机上安装的镜头是多片薄的凸透镜组成，单片凸透镜的焦距是平行光线汇聚到一点，这点到凸透镜中心的距离。焦距的大小决定着视角大小，焦距数值小，视角大，所观察的范围也大；焦距数值大，视角小，观察范围小，

工业相机镜头焦距的参数用mm（毫米）来划分的， 常规的有6mm, 8mm, 12mm,16mm,25mm ,35mm , 50mm,75mm.一般6mm镜头在15m以内，8mm镜头在20m以内，视角约50度，12mm在30-40m以内，约30度，16mm在40-60以内。

较常见普通相机有8mm，15mm，24mm，28mm，35mm，50mm，85mm，105mm，135mm，200mm，400mm，600mm，1200mm等，还有长达2500mm超长焦望远镜头。镜头根据其焦距的长短，也即拍摄时的视角，可分为标准镜头、广角镜头、和长焦距镜头等。根据焦距能否调节分为定焦镜头和变焦镜头两大类。
标准镜头的视角约50度左右，这是人单眼在头和眼不转动的情况下所能看到的视角，从标准镜头中观察的感觉与我们平时所见的景物基本相同。35mm相机的标准镜头的焦距多为40mm，50mm或55mm。120相机的标准镜头焦距一般为80mm或75mm，相机片幅越大则标准镜头的焦距越大。而数码相机由于其成像介质（CCD或CMOS）有大有小，标准镜头的焦距也不一致。
2.光圈（Iris）
光圈是一个用来控制光线通过镜头，进入机身内感光面光量的装置，它通常是在镜头内，对于已经制造好的镜头，我们不可以随意的改变镜头的镜头，但是可以通过在镜头内部加入多边形或者圆形，并且面积可变的孔径光栅来达到控制镜头通光量，这个装置就是光圈。

光圈是如何控制进光量的呢？我们可以把相机的光圈，想象成人的瞳孔。当光线强烈时，瞳孔会自动变小；当光线变弱时，瞳孔便会自动放大，保证周围的一切在视网膜上能正常成像。

相机的光圈也是基于同样的原理：当光线不足时，我们把光圈调大，自然可以让更多光线进入相机，反之亦然。除了调整进光量之外，光圈还有一个重要的作用：调整画面的景深。
用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量，每个镜头上都标有最大F值，例如：8mm/F1.4代表最大孔径D为5.7mm，F值越小，光圈越大，F值越大，光圈越小。
最佳光圈一般在f/4-f/8
3.景深（Depth of Field，DOF）
景深是指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，其影像仍然清晰的范围。景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化，光圈越大，景深越小（浅），光圈越小，景深越大（深）。焦距越长，景深越小，焦距越短，景深越大。距离拍摄物体越近时，景深越小，拍摄距离约远，景深越大。

焦点清晰，而前后方景物都比较模糊，它的景深（清晰部分）如下：

浅景深

深情深

尝试改变一下光圈：
光圈->f/1.8

变化光圈->f/22

4.接口（Mount）
相机与镜头的连接方式，常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。
其中，c与cs接口的主要区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面的距离不同，c型接口距离为17.5mm，cs型接口距离为12.5mm。
C型镜头与C型摄像机，CS型镜头与CS型摄像机可以配合使用，C型镜头搭配CS型搭配使用增加一个5mm的C/CS转接环就可以啦。
5.对应最大CCD尺寸（SensorSize）
镜头成像直径可覆盖最大CCD芯片尺寸（传感器尺寸，一英寸=25.4mm），主要有：1/2″（eg：应该是1/2英寸，靶面高度应该是6.4，具体计算有待查询）、2/3″、1″和1″以上。

6.分辨率(Resolution)
分辨率代表镜头记录物体细节的能力，以每毫米能够分辨黑白对线的数量为计量单位，“线对/毫米(lp/mm)”，分辨率越高的成像越清晰。我们常说的显示分辨率是屏幕图像的精密度，指图形所能显示像素有多少。
7.工作距离（Workingdistance,WD）
镜头第一个工作面到被测物体距离
8.视野范围（Field of View，FOV）
相机实际拍摄到的区域尺寸。
9.光学放大倍数（Magnification，b）
CCD/FOV,即芯片尺寸除以视野范围。
10、数值孔径(Numerical Aperture,NA)
　　数值孔径等于由物体与物镜间媒质的折射率n与物镜孔径角的一半(a\2)的正弦值的乘积，计算公式为N.A=n*sina/2。数值孔径与其它光学参数有着密切的关系，它与分辨率成正比，与放大率成正比。也就是说数值孔径，直接决定了镜头分辨率，数值孔径越大，分辨率越高，否则反之。
11、后背焦(Flangedistance)
　　准确来说，后倍焦是相机的一个参数，指相机接口平面到芯片的距离。但在线扫描镜头或者大面阵相机的镜头选型时，后倍焦是一个非常重要的参数，因为它直接影响镜头的配置。不同厂家的相机，哪怕接口一样也可能有不同的后倍焦。

二、镜头选型

1.选择镜头接口和最大CCD尺寸
　　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;镜头可支持的最大CCD尺寸应大于等于选配相机CCD芯片尺寸。
2.选择镜头焦距

如图所示，在已知相机CCD尺寸、工作距离(WD)和视野(FOV)的情况下，可以计算出所需镜头的焦距(f)。
3.选择镜头光圈
　镜头的光圈大小决定图像的亮度，在拍摄高速运动物体、曝光时间很短的应用中，应该选用大光圈镜头，以提高图像亮度。
4.选择远心镜头
　远心镜头是为纠正传统镜头的视差而特殊设计的镜头，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化。远心镜头与传统镜头对比，如图：
　
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三、工业相机与普通相机的差别

工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其本质的功能就是将光信号转变为有序的电信号，选择合适的相机也是机器视觉系统设计中的重要环节，相机的选择不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等。同时也与整个系统的运营模式直接相关。
主要区别主要在：
1.工业相机性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境使用，一般的数码相机是做不到这些的，比如：让民用的数码相机一天工作24小时或连续工作几天肯定会受不了的。
2.工业相机的快门时间非常短，可以抓拍高速运动的物体。
例如：把名片贴在电风扇扇叶上，以最大速度旋转，设置合适的快门时间，用工业相机抓拍一张图像，仍能够清晰辨别名片上的文字，用普通相机抓拍是不可能达到这样的效果的。
3.工业相机的图像传感器是逐行扫描的，而普通的图像传感器第隔行扫描的，逐行扫描的图形传感器生产工艺比较复杂，成品率比较低，出货量少，世界上只有少数公司能够提供这类产品，例如Dalsa、Sony而且价格昂贵。
4.工业相机的帧率远远高于普通相机。
工业相机每秒能够拍摄到十副到几百幅图片，而普通相机只能拍摄2-3幅图像，相差较大。
5.工业相机输出的事裸数据（Raw data）其光谱范围也往往比较宽，比较适合高质量的图像处理算法，例如机器视觉应用，而普通相机拍摄的图片，其光谱只适用人眼视觉，并且经过mjpeg压缩，图像质量较差，不利于分析处理。
6.工业相机相对比普通相机(DSC)来说价格昂贵。

3、工业相机与普通数字式照相机结构框图的主要区别：

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