機(jī)器視覺(jué)的鏡頭選擇創(chuàng)造不同
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基本的鏡頭設(shè)計(jì)因素可以確定圖像特性
光學(xué)系統(tǒng)的性能取決于允許的圖像模糊程度，模糊可能源于物體平面或者圖像平面的位置漂移。景深是指由探測(cè)器移動(dòng)引起的可以接受的模糊范圍，它依賴于工作F數(shù)（F/#），可以用來(lái)衡量鏡頭的聚光能力。F/#在鏡頭孔徑減小時(shí)增加。減小鏡頭孔徑，就意味著增加F/#，也就是增加系統(tǒng)景深，但是卻減少了傳感器的進(jìn)光量，所以要提高照明等級(jí)進(jìn)行補(bǔ)償。列出景深的鏡頭方案也應(yīng)該給出相應(yīng)的F/#值，如果這個(gè)值可以測(cè)量的話。
景深效果（DOF）是指由于物體移動(dòng)導(dǎo)致的模糊。DOF是完全在焦距范圍內(nèi)最大的物體深度，它也是保持理想對(duì)焦?fàn)顟B(tài)下物體允許的移動(dòng)量（從最佳焦距前后移動(dòng)）。當(dāng)物體的放置位置比工作距離近或者遠(yuǎn)的時(shí)候，它就位于焦外了，這樣解析度和對(duì)比度都會(huì)受到不好的影響。出于這個(gè)原因，DOF同指定的解析度和對(duì)比度相配合。當(dāng)景深一定的情況下，DOF可以通過(guò)縮小鏡頭孔徑（也就是增加F/#值）來(lái)變大，同時(shí)也需要光線增強(qiáng)。
鏡頭的DOF范圍取決于有效焦距、可接受的模糊直徑。有一些鏡頭被設(shè)計(jì)成超焦或者可超焦的，這就意味著焦內(nèi)的遠(yuǎn)點(diǎn)可以拓展到無(wú)限遠(yuǎn)。這種技術(shù)通常應(yīng)用在定焦鏡頭上，景深效果很深，但是卻可以通過(guò)虹膜的幫助進(jìn)行調(diào)整。
不要把遠(yuǎn)心鏡頭和大景深鏡頭弄混了。遠(yuǎn)心鏡頭可以使機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)控制放大率、消除潛在誤差，所以同尺寸的物體在照片上高度都是一致的，無(wú)論它距離照相機(jī)有多遠(yuǎn)。這種鏡頭一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的例子是分析計(jì)算機(jī)電路板。遠(yuǎn)心鏡頭通常有一個(gè)工作距離范圍，在每一個(gè)工作距離點(diǎn)形成有限的景深。集成商在為一個(gè)項(xiàng)目選擇遠(yuǎn)心鏡頭的時(shí)候，既需要考慮工作距離范圍，還需要考慮景深效果。
在很多情況下，比如說(shuō)管道檢測(cè)，可以使用變焦鏡頭獲得較大的景深。變焦鏡頭和縮放鏡頭很類似，應(yīng)用在需要經(jīng)常變換焦距的場(chǎng)合。這些鏡頭經(jīng)常是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的，可以保證在對(duì)焦平面上平滑移動(dòng)。使用這樣的鏡頭，整個(gè)管道、每一個(gè)環(huán)節(jié)都可以掃描到，通過(guò)調(diào)整焦距來(lái)發(fā)現(xiàn)每個(gè)缺陷。然而，同縮放鏡頭不通，變焦鏡頭的工作距離也可以變化，可以根據(jù)需要進(jìn)行重新定位。
獨(dú)立平臺(tái)可以減少振動(dòng)
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的環(huán)境因素包括物體反射系數(shù)、光線、溫度、振動(dòng)和污染物。物體的反射會(huì)導(dǎo)致高光，還可能使特征模糊。鏡頭外殼和遮光罩中的障板可以降低光散引起的高光現(xiàn)象。障板為不透明的圓片，為鏡頭的中心孔徑特別設(shè)計(jì)，可以限制到達(dá)傳感器的光線。極化或者散射光源同樣也可以避免物體反射出現(xiàn)的熱點(diǎn)。
光，尤其是單色光，可以使物體的對(duì)比度提高，使鏡頭圖像的質(zhì)量最大化。在使用黑白照相機(jī)的時(shí)候，對(duì)比度是非常重要的，可以通過(guò)加減過(guò)程產(chǎn)生。在加法過(guò)程中，單色光源和照相機(jī)鏡頭濾鏡同分析物體所在的媒介顏色相匹配，物體周圍的區(qū)域可以反射并且傳輸光線，所以顯得比物體更加明亮。這項(xiàng)技術(shù)在凝膠和彩色液體用作背光式觸摸屏或者微粒檢測(cè)的應(yīng)用很有價(jià)值。
相反，在減法系統(tǒng)中，濾鏡屏蔽了物體周邊的反射光，這使得物體看起來(lái)比周邊明亮。像藥丸檢測(cè)這樣的應(yīng)用，物體的顏色可能是它僅有的特征，這時(shí)候就要使用濾鏡。
高溫環(huán)境下，可能因?yàn)殓R頭里光學(xué)元件的熱膨脹出現(xiàn)問(wèn)題。并不是所有的鏡頭都可以適應(yīng)溫度變化，在檢測(cè)熱物體時(shí)，最好使用工作距離比較長(zhǎng)的鏡頭。
另外一個(gè)要考慮的因素是振動(dòng)。通常需要將鏡頭裝載到和照相機(jī)隔離的平臺(tái)和桌面上，來(lái)減少振動(dòng)。重型的照相機(jī)鏡頭總是帶有卡具，如果鏡頭不能直接裝在案板或者類似的隔離桌面上，那么就把裝載鏡頭的物體放在獨(dú)立平臺(tái)上吧。固定在獨(dú)立平臺(tái)上的機(jī)械手就經(jīng)常用來(lái)裝載照相機(jī)和鏡頭。
工業(yè)換件下的污染物會(huì)腐蝕鏡頭表面。極端環(huán)境光學(xué)（HEO）產(chǎn)品進(jìn)行了專門(mén)設(shè)計(jì)，即便是長(zhǎng)期暴露在嚴(yán)酷環(huán)境下，也可以提供高質(zhì)量的圖像。因?yàn)樗墓鈱W(xué)元件是嚴(yán)格密封的，HEO產(chǎn)品可以在水下使用，能夠抗腐蝕、防塵，并且不受機(jī)械影響。
照相機(jī)鏡頭對(duì)于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)有著深遠(yuǎn)的影響。為了實(shí)際應(yīng)用選擇合適的鏡頭，機(jī)器視覺(jué)集成商必須對(duì)物體的尺寸、特征和反射率都要進(jìn)行分析。他/她還必須要估計(jì)工作距離范圍以及物體厚度所需要的景深。當(dāng)改變物體和圖像間隔的時(shí)候，集成商可以使用更加靈活的系統(tǒng)，也可以降低性能。所有的環(huán)境都是在不斷變化的，還要符合一定的要求，所以選擇一款合適的鏡頭非常重要。
評(píng)論