視覺系統(tǒng)光學性能的4項最基本
參數(shù)是視野(field of view)、分辨率(resolution)、工作距離(working distance)和景深(depth of field)(見圖)。需要考慮的更高級的集成規(guī)格參數(shù)包括
焦距(f)、maximum chip format、失真(distortion)、變焦/聚焦特點(zoom/focus)、design conjugate、聚焦遠心(telecentricity)。
o_N02l4J) XN0Y#l 機器視覺系統(tǒng)的基本光學參數(shù)包括視野、工作距離、分辨率和景深。放大倍數(shù)不是基本參數(shù)。
O&s6blD11 k1H0hDE 四大參數(shù)
7A|jnm ~EM];i 1. 視野
awK'XFk ~<U3KB 簡單而言,視野應該是你需要檢查的物體的尺寸。很多從事機器視覺系統(tǒng)規(guī)格的工程師是從放大倍數(shù)的角度來思考的。然而,放大倍數(shù)是一種相對規(guī)格,依賴于圖像
傳感器的尺寸和顯示
器件的尺寸。從視野或分辨率的角度來說,它沒有真正意義。例如,一種具備 50 倍放大倍數(shù)的系統(tǒng)可能具有 5.3 毫米的視野(假如該系統(tǒng)使用的是 1/2 英寸
CCD 和 13 英寸顯示器)或 15.2 毫米的視野(1 英寸 CCD、19 英寸顯示器)。你必須規(guī)定視野,以確保視覺系統(tǒng)能夠檢驗你感興趣的整個區(qū)域。
h5gXYmk W*m[t&; 2.分辨率
>dl!Ep E)E! 只有規(guī)定視野而不是規(guī)定放大倍數(shù),才能確保系統(tǒng)將具有合適的分辨率。分辨率是系統(tǒng)可以測到的受檢驗物體上的最小可分辨特征尺寸。在多數(shù)情況下,視野越小,分辨率越好。系統(tǒng)的分辨率是由光學器件的調(diào)制傳遞函數(shù)(modulation transfer function, MTF)、攝像機、電纜和顯示硬件等多個參數(shù)決定的。MTF 限定了部件在分辨率和對比度方面的總體
成像性能。
w8i!Qi#y5D Z%R%D*f@y 光學器件的 MTF 常常被忽略,而僅僅根據(jù)基本放大倍數(shù)和攝像機像素數(shù)量來計算系統(tǒng)的分辨率是。這種近似計算假定光學器件是完美的,往往導致
鏡頭規(guī)格偏低,并使系統(tǒng)性能降低。如果了解鏡頭把來自物體的數(shù)據(jù)傳遞到攝像機
芯片的精確度,集成商就可以使系統(tǒng)的視野達到最大,同時為手頭的工作維持適當?shù)姆直媛省?
gZUy0`E .-ABo]hf 3.工作距離
$S}x'F!4_ VfwD{+5 有時,各種機械限制支配光學限制。工作距離是從鏡頭前部到受檢驗物體的距離。需要的工作距離越長,保持小視野的難度和成本就越高。通常,人們會出于需要而規(guī)定小視野,同時出于方便而規(guī)定相當長的工作距離。然而,這種配置會極大地增加成本,往往會降低分辨率,并削弱光學器件的采光能力,從而不必要地降低了系統(tǒng)的總體成像性能。當存在機械限制時(比如在真空箱內(nèi)部獲取某反應的圖像),這種配置也許是必要的。不過,假如長工作距離不是必需的,那就不要把事情搞得過于復雜。
$g};u[y p o`$^TB^+ 4.景深
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