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核心揭秘：視覺成像都有哪些關鍵參數？
閱讀：982 發布時間：2023-3-8工業相機是機器視覺系統中的核心器件之一，在為一項應用選擇相機前，需要充分了解相機的各項參數指標，以選出適合應用的工業相機，實現檢測優解。那么要了解哪些主要參數呢？
鏡頭焦距(Focus Length)
視野(Field Of Vision)
物距(Object Distance)
焦距是鏡頭非常重要的一個光學參數，指的是鏡頭光學后主點到焦點的距離，是鏡頭的重要性能指標。
鏡頭焦距的長短與鏡頭拍攝圖片的成像大小成反比。簡單的說，在同樣距離下，焦距越大的鏡頭，拍攝到的畫面越小。
工業相機在實際應用中配備的大多數是固定焦距的，所以在確定鏡頭焦距的時候，需要了解現場相機物距（相機鏡頭距離被測物表面的安裝高度），相機拍照的視野范圍（也就是待檢被測物特征的尺寸）。
某些應用場合會涉及不同高度被測物的混檢，這時會考慮使用可變焦距的鏡頭，選擇變焦鏡頭要考慮兩個問題，一是變焦的速度，二是鏡頭的壽命。
像素（Pixel）
分辨率（Resolution）
檢測精度（Detecting Precision)
生活中我們用看圖軟件把圖像放大后，圖像會呈現出一個個小方塊，這個小方塊就是圖像的像素點，是成像芯片CCD或CMOS的在生成圖像的最小單元，例如一張200萬像素的圖片，大概就是由200萬個像素點組成的。
分辨率指的就是CCD或CMOS芯片的成像能力，分辨率的表達方式如下：
200萬攝像頭的分辨率 = 1626 x 1236
這個說明這個攝像頭X軸方向有1626個像素，一共有1236行，拍出來的圖像合計2009736個像素，約等于200萬。
檢測精度的簡單評估方法如下：
檢測精度=圖像的X軸實際尺寸/X軸的像素點數量
例如一個被測物，X軸的尺寸是100mm，如果用200萬攝像頭去拍照檢測（假設工件鋪滿畫面，不存在空白區域），那么此時相機的檢測精度為：
100mm /1626 = 0.0615mm
以上方法只是用于攝像頭選型時的簡單精度評估，實際的檢測精度會受到很多外在因素的影響，包括被測物移動速度，光線干擾，工件外形一致性，特征對比度等。
景深（ Depth Of Field）
景深是個非常有趣的現象，日常生活中經常會遇到，看看下面這張圖：
當鏡頭聚焦點在花朵A的時候進行拍照，最終花朵A是清晰的，但是花朵A后面的其他花就變模糊了。
所以當鏡頭聚焦在一個點時，只有在聚焦點前后的一段距離內的物體成像清晰，在此距離外的物體成像模糊，這個距離就成為鏡頭的景深。
控制景深的三大要素：
光圈：光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大。
焦距：焦距越長，景深越小；焦距越短，景深越大。
距離：距離越近，景深越小；距離越遠，景深越大。
一個有趣的現象，當你想看清一個物體的時候，是不是習慣瞇起眼睛？
曝光時間（Exposure Time）
曝光時間是從相機快門打開后，CCD感光芯片獲取外部光線的持續時間。
打個比方，如果把CCD感光芯片比作一個水池，相機快門比作水池入水口的閥門，那么曝光時間指的就是閥門持續打開的時間。閥門打開時間越長，進入水池的水就越多。同理，相機的曝光時間越長，CCD感光芯片獲取到的光線就越足，圖像就越亮。
調節曝光時間需要考慮什么？
曝光時間太小或太大會造成圖像過暗或過亮，影響被測物特征與背景的對比度
相機檢測時間包含了圖像的曝光時間，所以曝光時間與檢測效率息息相關
運動檢測的場合，曝光時間過長會造成圖像虛影，影響檢測精度
曝光時間和成像虛影
相機的“防抖"功能大家都耳熟能詳，在拍照的過程中，相機和被測物的抖動都會造成圖像虛影，這里思考兩個問題：
為什么抖動會造成圖像虛影？
為什么夜晚拍照比白天更容易造成圖像虛影？
再打個比方來解釋，把光線進入到相機的CCD感光芯片比作是水滴持續落在紙張表面上。
如果水滴和紙張的位置都是固定不動的，那么在曝光時間內，水滴都會落在紙張表面的同一個位置，紙張上水滴的輪廓只是一個點。
如果紙張是移動的，那么在曝光時間內，水滴就會落在紙張的不同位置上，最終水滴留在紙張上的痕跡就變成了多個點或線，而這些多出來的點和線就是相機成像上的虛影，曝光時間越長，虛影就越嚴重。
家用相機很多人喜歡用自動模式拍照，白天因為光線充足，相機拍照的快門速度極快，曝光時間短，所以只要物體移動速度不是特別快，畫面的虛影幾乎看不出來。但是到了夜晚，為了獲得足夠的曝光度，相機會將快門速度自動調慢，延長曝光時間，于是圖像虛影就明顯了很多。
很多攝影愛好者常常會利用長曝光時間來拍攝一些唯美的圖像，如下圖：
但是工業檢測上，必須盡可能的規避虛影產生，所以會參考下列公式來計算相機拍照的最大曝光時間：
物體的運動速度 × 曝光時間 = 相機視野 / 相機分辨率
這個公式的含義是：在相機的曝光時間之內,被測物所走過的距離不能超過一個像素所對應的長度。
綜上所述，了解相機成像的相關特性，可以讓工業相機獲得最佳的圖像效果，從而提高整體系統的檢測性能。
END
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