光學(xué)鏡頭一般稱(chēng)為攝像鏡頭或攝影鏡頭，簡(jiǎn)稱(chēng)鏡頭，其功能就是光學(xué)成像。鏡頭是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的重要組件，對(duì)成像質(zhì)量有著關(guān)鍵性的作用，它對(duì)成像質(zhì)量的幾個(gè)最主要指標(biāo)都有影響，包括：分辨率、對(duì)比度、景深及各種像差。鏡頭不僅種類(lèi)繁多，而且質(zhì)量差異也非常大，但一般用戶(hù)在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)往往對(duì)鏡頭的選擇重視不夠，導(dǎo)致不能得到理想的圖像，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)開(kāi)發(fā)失敗。本文的目的是通過(guò)對(duì)各種常見(jiàn)鏡頭的分類(lèi)及主要參數(shù)介紹，總結(jié)各種因素之間的相互關(guān)系，使讀者掌握機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中鏡頭的選用技巧。 pXf5/u8&  
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根據(jù)有效像場(chǎng)的大小劃分 k!{h]D0  
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把攝影鏡頭安裝在一很大的伸縮暗箱前端，并在該暗箱后端安裝一塊很大的磨砂玻璃。當(dāng)將鏡頭光圈開(kāi)至最大，并對(duì)準(zhǔn)無(wú)限遠(yuǎn)景物調(diào)焦時(shí)，在磨砂玻璃上呈現(xiàn)出的影像均位于一圓形面積內(nèi)，而圓形外則漆黑，無(wú)影像。此有影像的圓形面積稱(chēng)為該鏡頭的最大像場(chǎng)。在這個(gè)最大像場(chǎng)范圍的中心部位，有一能使無(wú)限遠(yuǎn)處的景物結(jié)成清晰影像的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域稱(chēng)為清晰像場(chǎng)。照相機(jī)或攝影機(jī)的靶面一般都位于清晰像場(chǎng)之內(nèi)，這一限定范圍稱(chēng)為有效像場(chǎng)。由于視覺(jué)系統(tǒng)中所用的攝像機(jī)的靶面尺寸有各種型號(hào)，所以在選擇鏡頭時(shí)一定要注意鏡頭的有效像場(chǎng)應(yīng)該大于或等于攝像機(jī)的靶面尺寸，否則成像的邊角部分會(huì)模糊甚至沒(méi)有影像。 ,S-zY\XB  
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根據(jù)有效像場(chǎng)的大小，一般可分為如下幾類(lèi)： crU]P $a  
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根據(jù)焦距分類(lèi) Jqqt@5Ni  
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根據(jù)焦距能否調(diào)節(jié)，可分為定焦距鏡頭和變焦距鏡頭兩大類(lèi)。依據(jù)焦距的長(zhǎng)短，定焦距鏡頭又可分為魚(yú)眼鏡頭、短焦鏡頭、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長(zhǎng)焦鏡頭四大類(lèi)。需要注意的是焦距的長(zhǎng)短劃分并不是以焦距的絕對(duì)值為首要標(biāo)準(zhǔn)，而是以像角的大小為主要區(qū)分依據(jù)，所以當(dāng)靶面的大小不等時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距大小也不同。變焦鏡頭上都有變焦環(huán)，調(diào)節(jié)該環(huán)可以使鏡頭的焦距值在預(yù)定范圍內(nèi)靈活改變。變焦距鏡頭最長(zhǎng)焦距值和最短焦距值的比值稱(chēng)為該鏡頭的變焦倍率。變焦鏡頭有可分為手動(dòng)變焦和電動(dòng)變焦兩大類(lèi)。  &W? hCr  
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變焦鏡頭由于具有可連續(xù)改變焦距值的特點(diǎn)，在需要經(jīng)常改變攝影視場(chǎng)的情況下非常方便使用，所以在攝影領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。但由于變焦距鏡頭的透鏡片數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以最大相對(duì)孔徑不能做得太大，致使圖像亮度較低、圖像質(zhì)量變差，同時(shí)在設(shè)計(jì)中也很難針對(duì)各種焦距、各種調(diào)焦距離做像差校正，所以其成像質(zhì)量無(wú)法和同檔次的定焦距鏡頭相比。 ICUI0/J  
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實(shí)際中常用的鏡頭的焦距是從4毫米到300毫米的范圍內(nèi)有很多的等級(jí)，如何選擇合適焦距的鏡頭是在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的一個(gè)主要問(wèn)題。光學(xué)鏡頭的成像規(guī)律可以根據(jù)兩個(gè)基本成像公式牛頓公式和高斯公式來(lái)推導(dǎo)，對(duì)于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的常見(jiàn)設(shè)計(jì)模型，我們一般是根據(jù)成像的放大率和物距這兩個(gè)條件來(lái)選擇合適焦距的鏡頭的，在此給出一組實(shí)用的計(jì)算公式： :+UahwiRD"  
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