机器视觉术语理解（WD,LWD,FOV,光学放大倍率，芯片尺寸、选型公式）（by shany shang）

 

镜头工作距离（WD）

      一般是指  镜头物方端面 到 被拍摄物体表面 的物理距离。

光源工作距离（LWD）

      一般是指  光源物方端面 到 被照射物体表面 的物理距离。

视场（FOV）

也称视野,是指能被视觉系统观察到的物方可视范围大小

 

对于镜头而言，可观察到的视场跟镜头放大倍率及相机芯片选择有关。因此通常建议根据被观察物体的尺寸，先确定所需的视场，再确定相机芯片尺寸及镜头放大倍率。在实际工程项目中，考虑到机械误差等问题，视场通常要大于待观测物体的实际尺寸，以确保在机械误差的范围内，物体始终位于视觉系统的可视范围内。

 

 

 

光学放大倍率

       机器视觉行业里提到的镜头光学放大倍率通常是指垂轴放大倍率，即像和物的大小之比，计算方法如下：

      光学放大倍率=感光芯片长边/视野长边

 

 

 

   可见，光学放大倍率和所选相机芯片及所需视场相关。

 

如：已知相机芯片为2/3英寸（8.8mm*6.6mm),

视场长宽为：10mm* 8mm。

如用长边计算，放大倍率=8.8mm/10mm=0.88x；

如用短边计算，放大倍率=6.6mm/8mm=0.825x；

此时应取小的倍率0.825x 作为待选镜头的光学放大倍率。否则，短边视场将不能满足要求。

（若取0.88倍，则短边视场=6.6mm/0.88x=7.5mm<8mm）。

在实际工程项目中，通常无需长短边都计算。经验的方法是：若视场接近于正方形或圆形，则取短边计算；若视场为长条形，则取长边计算。

另外，您还可能听到过电子放大倍率和显示器放大倍率两个名词。他们与光学放大倍率相关却不相同，但三者常被混淆，故在此说明。

电子放大倍率是指当相机上的图片显示在屏幕上时的图像放大倍数。如相机芯片是1/2英寸（对角线为8mm）,显示屏是14英寸，则电子放大倍率= 14*25.4mm/ 8mm=44.45x.

显示器放大倍率是指通过镜头在显示器上呈现的物体的放大倍率。如已指镜头光学放大倍率为0.2x, 相机及显示器的电子放大倍率是44.5x, 则显示器放大倍率=光学放大倍率*电子放大倍率=0.2x*44.5x=8.89x。

 

 

相机芯片尺寸

 

在前面描述放大倍率和镜头像面尺寸时都涉及到相机芯片尺寸。通常相机厂商是以英寸的形式表示的，但在实际计算时，需要换算成各边以毫米为单位的计量方式。

但有经验的朋友会发现，对于相机芯片尺寸而言，1 inch≠ 25.4mm，而有其特有的换算关系。为方便广大机器视觉从业者进行计算，在此列出常见的相机芯片尺寸对应关系，供参考。

 

 

芯片种类	长宽比	长边(mm)	短边(mm)	对角线(mm)
1/6"	4:3	2.3	1.73	2.878
1/4"	4:3	3.2	2.4	4
1/3"	4:3	4.8	3.6	6
1/2.5"	4:3	5.76	4.29	10.16
1/2"	4:3	6.4	4.8	8
1/1.8"	4:3	7.2	5.3	8.9
2/3"	4:3	8.8	6.6	11
CMV2000		11.26	5.98	12.8
1"	4:3	12.8	9.6	16
4/3"	4:3	18	13.5	22.5
29M相机		36.2	24.1	43.5

 

当然，随着相机芯片的发展，越来越多芯片种类出现。最准确的芯片尺寸计算方法是：相机像素颗数x像素尺寸=芯片尺寸。如某相机分辨率为5120x5120, 像素尺寸为4.5µmx4.5µm, 则芯片为正方形，边长=5120x4.5µm=23040µm=23.04mm。

 

面阵相机、镜头选型计算公式

光学放大倍率   =   相机芯片长度 / 视野长边   =  焦距f  /  工作距离WD