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在機器視覺系統(tǒng)應(yīng)用中，好的鏡頭就相當(dāng)于人擁有好的眼睛，其作用是將光學(xué)圖像聚焦在圖像傳感器的光敏面陣上。一個高質(zhì)量的工業(yè)鏡頭，在分辨率、明銳度、景深等方面都有很好的體現(xiàn)，對各種圖像的校正也比較好，但其價格也會相應(yīng)的提高。

在選擇工業(yè)相機的同時選擇合適的鏡頭，你可能認為自己需要的是高分辨率的相機，但是卻沒有選擇性價比高的鏡頭去搭配，最后可能在高分辨率相機上浪費錢。一個高性價比鏡頭，不僅體現(xiàn)在圖像效果的層面上，也體現(xiàn)視覺項目的成本預(yù)算中。所以，如果我們掌握一些選擇鏡頭的規(guī)律和經(jīng)驗，就可以使用同檔次的鏡頭達到更好的效果。

不同類型的工業(yè)鏡頭，成像質(zhì)量也各不相同；即使類型相同，其成像質(zhì)量也有著很大的差異，主要是因為鏡頭材質(zhì)、加工精度和鏡片結(jié)構(gòu)等因素造成的，所以也導(dǎo)致不同檔次的鏡頭價格有著巨大的差異。

行業(yè)中一般用光學(xué)傳遞函數(shù)OTF（Optical Transfer Function）來綜合評價某個鏡頭成像質(zhì)量的好與壞，光學(xué)傳遞函數(shù)，即光學(xué)系統(tǒng)傳遞的是亮度沿空間分布的信息，當(dāng)它在傳遞被拍物圖像數(shù)據(jù)信息時，被傳遞為各空間頻率的正弦波信號，其調(diào)制度和位相在成實際像時的變化，均為空間頻率的函數(shù)。

像差則是影響圖像質(zhì)量的重要因素，常見的像差有：?

球差：由主軸上某一物點向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束，經(jīng)光學(xué)折射后，由同一物點散射的光束經(jīng)過透鏡后，不交在同一位置上，以至在主軸上的理想像平面處，形成一個漫射光斑，即此現(xiàn)象稱為球差。

慧差：由位于主軸外的某一軸外物點，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，若在理想像平面處不能結(jié)成清晰點，而是結(jié)成拖著明亮尾巴的慧星形光斑，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為慧差。

像散：由位于主軸外的某一軸外物點，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的斜射單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，不能結(jié)成一個清晰像點，而只能結(jié)成一彌散光斑，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為像散。

場曲：垂直于主軸的平面物體經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所結(jié)成的清晰影像，若不在一垂直于主軸的像平面內(nèi)，而在一以主軸為對稱的彎曲表面上，即最佳像面為一曲面，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為場曲。

色差：由白色物體向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出一束白光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射后，各色光不能會聚于一點上，而形成一彩色像斑，稱為色差。

畸變：被拍平面內(nèi)的主軸外直線，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像后變?yōu)榍€，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為畸變。

評價鏡頭質(zhì)量時還會從分辨率、明銳度和景深等實用參數(shù)判斷：

1、分辨率：又稱鑒別率、解像力，指鏡頭清晰分辨被攝景物纖維細節(jié)的能力，制約鏡頭分辨率的原因是光的衍射現(xiàn)象，即衍射光斑。

2、明銳度：也稱對比度，是指圖像中最亮和最暗的部分的對比度。

3、景深：調(diào)焦物平面前后的能形成相對清晰影像的實物縱深距離，也就是能獲得相對清晰影像的景物空間深度范圍，稱為景深。

4、最大相對孔徑與光圈系數(shù)：相對孔徑，是指該鏡頭的入射光孔直徑（D）與焦距（f）之比，即：相對孔徑＝D/ f 。相對孔徑的倒數(shù)稱為光圈系數(shù)。

工業(yè)鏡頭質(zhì)量的好壞，直接影響到圖像質(zhì)量的效果，最終影響到機器視覺系統(tǒng)的整體性能，鏡頭主要參數(shù)對成像質(zhì)量的影響：

1、焦距大小的影響

焦距越小，景深越大；焦距越小，畸變越大；

焦距越小，漸暈現(xiàn)象越嚴(yán)重，使像差邊緣的照度降低。

2、光圈大小的影響

光圈越大，圖像亮度越高；光圈越大，景深越小；

光圈越大，分辨率越高；光圈越大，球差和慧差越嚴(yán)重；

光圈越大，漸暈現(xiàn)象越嚴(yán)重，光場照度越不均勻。

3、圖像中心與邊緣的影響

圖像中心較邊緣分辨率高；

圖像中心較邊緣光場照度高；

像圖像中心較邊緣畸變小；

4、光波的影響

在相同的相機及鏡頭參數(shù)條件下，視覺光源的光波波長越短，鏡頭的分辨力越高。所以在精密測量的視覺系統(tǒng)項目中，盡量采用短波長的單色光作為照明光源，對提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和圖像精度有很大的作用。

來源：機器人視覺

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工業(yè)鏡頭的主要參數(shù)對成像質(zhì)量的影響