远心镜头学习

常见的镜头主要有 CCTV 镜头、专业摄影镜头和远心镜头。大部分的 CCTV 镜头、专业摄影镜头为变焦距镜头。
这里主要讨论普通光学镜头与远心镜头。

1.普通光学镜头成像模型是小孔成像

这中模型比较常见，大家比较熟悉。
可以转化成中心透视投影模型：

成像坐标系与相机坐标系的关系：


写成齐次坐标形式：

2.远心镜头

远心镜头相机模型为正交投影，orthographic projection

远心光路分为物方远心光路和像方远心光路。
物方远心光路中，孔径光阑位
于像方焦平面上，光阑也是出瞳，入瞳位于物方无限远处。如图 2-1所示，物体
AB 各点上发出的光线经物镜后，其物方主光线均平行于光轴。如果物体 AB 位于
CCD 接收面 M1M2 的共轭位置处，则 CCD 接收面上像的长度为 M1M2。如果物
体沿光轴移动到 A1B1 处，则像面 A1’B1’偏离 CCD 接收面，A1’和 B1’点在 CCD
接收面上投影为一个弥散斑，其中心仍是 M1 和 M2 点，据此测出的像大小仍为
M1M2，这样就消除了物距变化带来的测量误差。在孔径光阑处加上光学滤波器
，使出射的光线只有平行于光轴的光通过，在 CCD 接收面上接收到的就是准确的像
长，不会因为物体沿光轴移动带来测量误差。
像方远心光路则是将孔径光阑放置在物镜的物方焦平面上，出射光束的主光线平行于光轴，出瞳位于无限远。
物方远心光路和像方远心光路可构成物像双远心光路。

物方远心镜头光路图如下：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2-1
像方远心镜头光路图：

物方远心镜头主要用于消除物距变化带来的测量误差，因此通过物方远心镜头所成的图像不存在透视变形；而像方远心物镜则可以消除CCD 位置不准带来的测量误差。
上图感性认识一下：

物方远心的成像模型自己还不是很确定，偷图如下，不清楚这个模型的坐标关系与针孔相机模型坐标关系有什么不同。还请明白的的朋友指点一二。

参考文献：
1.微型零件完整成像测量仪技术研究
2. 远心光电视觉测量中系统参数对精度的影响机理