0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

影响视觉成像的核心参数

新机器视觉 来源:机器之瞳 visionAll 2024-01-14 14:05 次阅读

焦距|变焦与对焦

变焦就是改变镜头的焦距(准确说是像距),以改变拍摄的视角,也就是通常所说的把被摄体拉近或推远。例如18-55mm和70-200mm镜头就是典型的变焦镜头。

划重点:焦距越长,视角越窄。

对焦通常指调整镜片组和底片(传感器平面)之间的距离,从而使被摄物在CCD/CMOS上成的像清晰。

我们通常说的“调焦”一般指“对焦”。有些人认为定焦镜头不能调焦的说法是错误的,定焦也是可以对焦的。

光圈|成像锐度

追求成像的锐利应该是所有镜头的追求。

镜头的光圈值一般从F1.2-F32不等,例如F1.8-F16,对于普通的单反镜头来说,通常成像最锐利的光圈值是F5.6或者F8,为什么呢?这涉及到2个概念,一个是球差、一个是衍射。

衍射,超小光圈处影响锐利度的因素。

9c24ea8c-b28e-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

衍射(diffraction)是指波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象。在经典物理学中,波在穿过狭缝、小孔或圆盘之类的障碍物后会发生不同程度的弯散传播。与之相关的概念有爱里斑、瑞利判据等。

我们通常看到的透镜成像的简化图中,平行光通过透镜以后汇聚于一点,这点叫做焦点,其实真实的情况并非如此,如下图所示。

9c2fc592-b28e-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

光线既然不能完美汇聚,也就不可能产生锐利的成像。当光圈大(光圈F值小)的时候,透镜接收光的圆面很大,于是光线的汇聚处会非常分散,造成成像不锐利。

当光圈缩小的时候,透镜接收光的圆面很小,这时候光线经过透镜以后,汇聚处相对来说更集中一些,这样成像也就更加锐利了。一般来说对焦不会非常准确,光圈小的时候景深更深,也会显得更锐利。

划重点:光圈越小,成像越锐利。

对于实际的镜头来说,镜头内部的镜片是很复杂的,可能有几片甚至十几片镜片,有些镜片的材质还较为昂贵,例如萤石,它们的主要作用其实就是改善镜头的光学素质,校正各种球差、彗差、色散、畸变等等。例如EF 200mm f/2L IS USM镜头如下图所示。

9c34aa12-b28e-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

光源|互补红光与蓝光

解像力方面,蓝光由于波长更短,衍射效应更弱,因此刻画细节的能力更强,拍摄微小的物体,蓝光是首选。

而红光呢,黑白CCD对红光更敏感,但其实这优势并不大,或许在需要尽量减轻环境光干扰的时候,有一点作用。此外,红光源的优势是价格比蓝光源便宜一些。

拍摄彩色物体方面,很多人认为区分彩色物体一定需要彩色相机,其实不然。对于一幅RGB彩色图,转为有明暗变化的灰度图时,遵循的公式通常是这样的,结果

亮度灰阶值=30%红色+59%绿色+11%蓝色。

也就是说,不同颜色的物体转为灰色时,亮度是不一样的。并且,当你给物体打某种颜色的光的时候,再用黑白相机拍,得到的灰度图片又不一样,如下图所示。

9c3d4dac-b28e-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

可以总结如下,用红色光给彩色物体打光,然后用黑白相机拍摄,物体红色的部分变成亮白色,物体白色部分变成浅灰色,跟红色差异大的颜色则变成暗黑色,黑色还是黑色。

清晰度|增益调整

光圈、快门时间、ISO(增益)是取得合适曝光的三驾马车,三者互相合作也互相制约。

摄像领域ISO通常取值为100-3200。而ISO这个参数工业机器视觉领域被换了个名字,叫做gain(增益),这个参数一般不用调。

同时由于在工业应用中,工业相机的增益是通过对传感器输出的电信号进行放大来实现。因此增益越高,信号就会被放大得越多,图像的对比度和亮度就会增加,从而使得图像更清晰、更易于观察。

特别是在低光照条件下,高增益可以有效地提高图像的清晰度和可见度,使得拍摄到的图像更加清晰。

然而,增益也会增加图像的噪音。当增益提高时,传感器输出的信号也会变得更加嘈杂。这些额外的噪音会影响图像的质量,导致图像变得模糊或者出现噪点。因此,在选择增益时需要根据具体应用场景进行权衡,以获得最佳的图像效果。

划重点:调整增益可以改变清晰度,但会引入噪点。

景深|亮度与光圈

光源亮度高,可以降低曝光时间,可以提高采图速度。

此外,光源亮度高,可以将光圈缩小,而通常缩小光圈可以得到更锐利的画面和更大的景深,这些对于机器视觉系统来说是极为重要的。

划重点:光圈越小,景深越大。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • CMOS
    +关注

    关注

    58

    文章

    5710

    浏览量

    235426
  • 镜头
    +关注

    关注

    2

    文章

    506

    浏览量

    25634
  • 机器视觉
    +关注

    关注

    161

    文章

    4369

    浏览量

    120292

原文标题:影响视觉成像的核心参数

文章出处:【微信号:vision263com,微信公众号:新机器视觉】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    360度全息幻影成像

    飘浮的影像和图形,形成具有真实维度空间的立体影像。人们在完全没有束缚下就可以尽情观看3D幻影立体显示特效,给人以视觉上的冲击,具有强烈的纵深感。系统组成: 幻影成像系统由柜体、成像镜、显像设备、视频
    发表于 09-11 17:12

    偏振片助阵机器视觉成像系统,提高图像质量

    自动化行业则利用机器视觉成像,并对图像进行软件分析比对,利用软件控制机器对产品进行分类。在利用自动化技术对产品进行检测时,图像成为整个检测过程中最关键的一步。我们在成像过程中,为了得到一幅均匀性好
    发表于 04-25 15:45

    机器视觉的新成像选项

    本周在上海举行的激光世界光子学中国活动中,安森美半导体展示了我们最新的机器视觉图像传感器,随着自动化继续被纳入该国的制造工厂,预计未来几年该市场将在中国强劲增长。由于机器视觉应用的成像需求可能非常
    发表于 10-18 09:15

    高性能DSP如何抢攻嵌入式视觉市场?

    为了满足行动手机、汽车和视讯产品的高性能和高功效成像需求,嵌入式视觉演算法正持续快速发展,并在数位讯号处理(DSP)核心IP公司之间开启了全新的战场。继Ceva公司在一年前发布可程式的低功耗
    发表于 09-04 06:25

    机器视觉3D成像技术大全!

    `3D成像关键技术,主要有四种关键技术:立体视觉、结构光3D成像、激光三角形测量、后面三个是主动成像,需要外加光源来实现。接下来由深圳思普泰克带领大家详细解读机器
    发表于 11-19 15:28

    机器视觉检测设备相机的成像原理!

    `机器视觉检测设备<span]  机器视觉检测设备采用的是工业相机分黑白相机跟彩色相机,今天思普泰克要跟大家聊聊这两种相机的成像原理。  一、<span]   曝光后
    发表于 12-16 16:30

    3D成像视觉引导系统

    3D成像视觉引导系统...........
    发表于 01-04 15:31 0次下载

    AI视觉公司眼擎科技发布eyemoreX42成像芯片

    eyemore X42是基于超大规模计算、自主研发成像算法以及超过500+场景数据累计而成的专用成像芯片,主要解决AI视觉成像过程中弱光、逆光、反光等复杂光线下高品质
    发表于 01-21 11:47 869次阅读

    关于3D视觉成像技术方案的简述

    3D视觉成像是工业机器人信息感知的一种最重要的方法,可分为光学和非光学成像方法。
    的头像 发表于 03-12 10:48 6742次阅读
    关于3D<b class='flag-5'>视觉</b><b class='flag-5'>成像</b>技术方案的简述

    深度解析三维机器视觉成像方法

     多(目)视觉成像也称多视点立体成像,用单个或多个相机从多个视点获取同一个目标场景的多幅图像,重构目标场景的三维信息。
    发表于 03-17 11:38 1017次阅读

    机器视觉成像系统综述

    机器视觉成像系统的简化模型,如图1所示。光学成像系统对现实世界中的可见光、红外线、X射线等实施某种转换T(x,y),将物理量转换为电信号,再经图像采集设备采样、量化后生成数字图像。
    的头像 发表于 04-11 10:22 1020次阅读

    机器视觉成像中偏振片的应用

    成像过程中,为了得到一幅均匀性好,对比度高的图片,在视觉成像时,会用机器视觉光源进行打光,以便得到便于软件处理的图片。
    发表于 04-13 09:14 843次阅读
    机器<b class='flag-5'>视觉</b><b class='flag-5'>成像</b>中偏振片的应用

    机器视觉成像系统综述

    机器视觉成像系统的简化模型,如图1所示。 光学成像系统对现实世界中的可见光、红外线、X射线等实施某种转换T(x,y),将物理量转换为电信号,再经图像采集设备采样、量化后生成数字图像。
    的头像 发表于 05-14 16:48 1088次阅读
    机器<b class='flag-5'>视觉</b><b class='flag-5'>成像</b>系统综述

    相机内参数和外参数的区别(机器视觉技术)

    在图像测量过程以及机器视觉应用中,为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系,必须建立相机成像的几何模型,这些几何模型参数就是相机参数
    发表于 07-21 12:51 2257次阅读
    相机内<b class='flag-5'>参数</b>和外<b class='flag-5'>参数</b>的区别(机器<b class='flag-5'>视觉</b>技术)

    偏振成像在机器视觉检测中的优势

    偏振成像在机器视觉中的原理与优势
    的头像 发表于 11-21 16:57 1326次阅读
    偏振<b class='flag-5'>成像</b>在机器<b class='flag-5'>视觉</b>检测中的优势