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核心揭秘：视觉成像都有哪些关键参数？
工业相机是机器视觉系统中的核心器件之一，在为一项应用选择相机前，需要充分了解相机的各项参数指标，以选出***适合应用的工业相机，实现检测***优解。那么要了解哪些主要参数呢？
镜头焦距(Focus Length)
视野(Field Of Vision)
物距(Object Distance)
焦距是镜头非常重要的一个光学参数，指的是镜头光学后主点到焦点的距离，是镜头的重要性能指标。
镜头焦距的长短与镜头拍摄图片的成像大小成反比。简单的说，在同样距离下，焦距越大的镜头，拍摄到的画面越小。
工业相机在实际应用中配备的大多数是固定焦距的，所以在确定镜头焦距的时候，需要了解现场相机物距（相机镜头距离被测物表面的安装高度），相机拍照的视野范围（也就是待检被测物特征的尺寸）。
某些应用场合会涉及不同高度被测物的混检，这时会考虑使用可变焦距的镜头，选择变焦镜头要考虑两个问题，一是变焦的速度，二是镜头的寿命。
像素（Pixel）
分辨率（Resolution）
检测精度（Detecting Precision)
生活中我们用看图软件把图像放大到***后，图像会呈现出一个个小方块，这个小方块就是图像的像素点，是成像芯片CCD或CMOS的在生成图像的***小单元，例如一张200万像素的图片，大概就是由200万个像素点组成的。
分辨率指的就是CCD或CMOS芯片的成像能力，分辨率的表达方式如下：
200万摄像头的分辨率 = 1626 x 1236
这个说明这个摄像头X轴方向有1626个像素，一共有1236行，拍出来的图像合计2009736个像素，约等于200万。
检测精度的简单评估方法如下：
检测精度=图像的X轴实际尺寸/X轴的像素点数量
例如一个被测物，X轴的尺寸是100mm，如果用200万摄像头去拍照检测（假设工件铺满画面，不存在空白区域），那么此时相机的检测精度为：
100mm /1626 = 0.0615mm
以上方法只是用于摄像头选型时的简单精度评估，实际的检测精度会受到很多外在因素的影响，包括被测物移动速度，光线干扰，工件外形一致性，特征对比度等。
景深（ Depth Of Field）
景深是个非常有趣的现象，日常生活中经常会遇到
当镜头聚焦点在花朵A的时候进行拍照，***终花朵A是清晰的，但是花朵A后面的其他花就变模糊了。
所以当镜头聚焦在一个点时，只有在聚焦点前后的一段距离内的物体成像清晰，在此距离外的物体成像模糊，这个距离就成为镜头的景深。
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：焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大。
距离：距离越近，景深越小；距离越远，景深越大。
一个有趣的现象，当你想看清一个物体的时候，是不是习惯眯起眼睛？
曝光时间（Exposure Time）
曝光时间是从相机快门打开后，CCD感光芯片获取外部光线的持续时间。
打个比方，如果把CCD感光芯片比作一个水池，相机快门比作水池入水口的阀门，那么曝光时间指的就是阀门持续打开的时间。阀门打开时间越长，进入水池的水就越多。同理，相机的曝光时间越长，CCD感光芯片获取到的光线就越足，图像就越亮。
调节曝光时间需要考虑什么？
曝光时间太小或太大会造成图像过暗或过亮，影响被测物特征与背景的对比度
相机检测时间包含了图像的曝光时间，所以曝光时间与检测效率息息相关
运动检测的场合，曝光时间过长会造成图像虚影，影响检测精度
曝光时间和成像虚影
相机的“防抖”功能大家都耳熟能详，在拍照的过程中，相机和被测物的抖动都会造成图像虚影，这里思考两个问题：
为什么抖动会造成图像虚影？
为什么夜晚拍照比白天更容易造成图像虚影？
再打个比方来解释，把光线进入到相机的CCD感光芯片比作是水滴持续落在纸张表面上。
如果水滴和纸张的位置都是固定不动的，那么在曝光时间内，水滴都会落在纸张表面的同一个位置，纸张上水滴的轮廓只是一个点。
如果纸张是移动的，那么在曝光时间内，水滴就会落在纸张的不同位置上，***终水滴留在纸张上的痕迹就变成了多个点或线，而这些多出来的点和线就是相机成像上的虚影，曝光时间越长，虚影就越严重。
家用相机很多人喜欢用自动模式拍照，白天因为光线充足，相机拍照的快门速度极快，曝光时间短，所以只要物体移动速度不是特别快，画面的虚影几乎看不出来。但是到了夜晚，为了获得足够的曝光度，相机会将快门速度自动调慢，延长曝光时间，于是图像虚影就明显了很多。
很多摄影爱好者常常会利用长曝光时间来拍摄一些唯美的图像
但是工业检测上，必须尽可能的规避虚影产生，所以会参考下列公式来计算相机拍照的***大曝光时间：
物体的运动速度 × 曝光时间 = 相机视野 / 相机分辨率
这个公式的含义是：在相机的曝光时间之内,被测物所走过的距离不能超过一个像素所对应的长度。
综上所述，了解相机成像的相关特性，可以让工业相机获得***佳的图像效果，从而提高整体系统的检测性能。
本文摘自：邦纳微信公众号 时间：2023-07-25
