视觉图像：摄像机和镜头的基础知识一(转载)

1、相机感光器件：

按感光器件类型可分为2大类：CCD器件和CMOS器件

CCD: Charge-coupled Device，电耦合器件；CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为电信号；

CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件，是组成CMOS数字集成电路的基本单元；是制造大规模集成电路芯片用的一种技术；

2、用途：

相机可以分为视觉相机和安防监控相机：

3、感光单元排列：

按感光单元排列方法分为线阵扫描相机和面阵扫描相机；

4、相机镜头：

镜头外形：机器视觉常用定焦镜头，并且都是手动调整光圈，一般不允许自动调整光圈，

镜头上有调焦和调光圈两个环，为了防止误触碰，工业镜头的两个环都有锁定螺丝。

【注】：调焦环不是用来调整焦距，而是调整像距，保证清晰图像落在焦平面上；

5、镜头参数：焦距和光圈

焦距：是镜头最常用的参数，我们包装检测系列产品中使用的镜头有3.5mm,4mm,6mm,8mm,

12mm等多种规格(1/3”CCD的标准镜头为8mm)。

除杂系列产品一般都使用28mm的广角镜头(线扫描相机的标准镜头大概是40mm左右)。

焦距越小的镜头越不好做，价格越高，边缘变形等问题越大，所以尽量选用标准镜头，性价比最高。

光圈：是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面光量的装置

------------------光圈f值 = 镜头的焦距 / 镜头口径的直径---------------------

根据公式，光圈f值愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多 ，每级光圈一般以倍数递增，例如f8调整到f5.6 ，进光量多一倍；

【注】：光圈越小，景深越大；

6、分辨率：

镜头分辩率：指的是在像平面处1毫米内能分辨开的黑白相间的线条对数，单位是“ 线对 / 毫米”。

条包检测器上用computar MP0814-MP镜头，是百万象素级的镜头,分辨率为100线对/mm，这个分辨率较高。

其实除了视觉测量，其实我们的产品一般都不用这么高的分辨率；

CCD的芯片的分辨率越高，要求的镜头的分辨率也越高；

变形率：

变形率的定义：

两张底片比较，一张是该镜头拍的底片（底片1），另一张是无变形的标准底片（底片2），两张底片的取景相同，中心严格一致，先在底片1上确定一点到底片中心点的距离（距离1），然后在底片2上找到对应的该点，并度量该点到中心点的距离（距离2），然后：（距离1 - 距离2） / 距离2 *100%

所有的镜头都存在有变形的现象，可以用一个网格线模板进行测试，一般情况下，越是焦距短的镜头，越是变形率大

变形率小于2%都是不错的镜头。

7、光路计算：

CCD成像基础共式：

CCD光路计算规律：

在我们的计算中， 一般有如下规律

u >> f：

像距v近似等于焦距f：由于物距u>>焦距f，根据公式，所以物距基本等于焦距，事实上，调焦的过程就是将像距微调和焦距基本相差不远

镜头中心点的确认：由于v近似等于f，所以，从CCD靶面向前焦距距离就是镜头中心点，这个点的缺点对于我们光路作图意义很大；

8、视场角和镜头中心点：

-------------------视角 = 2 * arctag(CCD靶面尺寸/2V)

由于V近似等于f, 所以视角近似等于2*arctag(CCD靶面尺寸/2f）；

镜头中心的位置大致就在靶面向前f的距离上；