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初級(jí)篇 選擇鏡頭的基礎(chǔ)知識(shí)及對(duì)于圖像處理的影響
2017-05-11
2 - 1 圖像傳感器的典型應(yīng)用
圖像處理過程大致可分為如下四步：
1 拍 攝 按下快門，拍攝圖像
2 傳 送將圖像數(shù)據(jù)由照相機(jī)傳送到控制器。
2 傳 送將圖像數(shù)據(jù)由照相機(jī)傳送到控制器。
3 處 理 前處理: 對(duì)于圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，使其特征更加明顯。測(cè)算處理: 根據(jù)圖像數(shù)據(jù)對(duì)于損傷、尺寸等進(jìn)行測(cè)算
4 輸出結(jié)果 將處理結(jié)果以信號(hào)的方式輸出到相連的控制裝置 （PLC 等）。
大多數(shù)圖像傳感器制造商在產(chǎn)品目錄中，對(duì)于第三步 “處理” 做了更多的說明。這表明這些廠家更重視控制器的處理能力。實(shí)際上，第一步“拍攝”才是得到正確、穩(wěn)定的圖像處理效果所必需的最主要的步驟。而這一步的關(guān)鍵在于“ 鏡頭和照明的選擇” 在初級(jí)篇中，筆者將以 “鏡頭的選擇” 為中心，介紹有關(guān)拍攝的知識(shí)。
2 - 2 鏡頭的基礎(chǔ)知識(shí)及選擇方法
1 鏡頭的結(jié)構(gòu)
照相機(jī)的鏡頭由多個(gè)鏡片和光圈/調(diào)焦裝置構(gòu)成。根據(jù)監(jiān)視畫面進(jìn)行光圈調(diào)整和調(diào)焦，可以得到“明亮、清晰”的圖像。（有些鏡頭的調(diào)整裝置是固定的）※選擇鏡頭時(shí)， 視野、焦距、焦點(diǎn)、失真 等都是需要考慮的因素。下面將只介紹最常用的 “根據(jù)視野選擇鏡頭的方法” 以及 “如何得到對(duì)焦良好的畫面”（增加景深的方法）這2點(diǎn)。
4 不同鏡頭性能造成對(duì)比度的差別右圖是使用本公司生產(chǎn)的高分辨率鏡頭 “CA-LH16” 和標(biāo)準(zhǔn)鏡頭 “CV-L16” 拍攝的同一物體的圖像。由于鏡頭的材料及構(gòu)造的不同，造成圖像質(zhì)量也不相同。根據(jù)用途選擇高分辨的鏡頭，可以得到高對(duì)比度的圖像。
右圖所示是采用本公司生產(chǎn)的 24 萬像素照相機(jī)和 200 萬像素照相機(jī)拍攝同一畫面后，再經(jīng)電腦放大后的圖像?？梢钥吹剑褂?200 萬像素照相機(jī)拍攝的圖像更利于讀取文字。這意味著成像質(zhì)量可以直接影響圖像處理的精度。因此，應(yīng)該根據(jù)使用目的，選擇適宜的照相機(jī)。
5 鏡頭的扭曲（失真）
鏡頭的失真度是拍攝圖像的中央部分與周圍部分的變化比率。由于存在像差，拍攝圖像的周邊部分會(huì)發(fā)生某種程度的扭曲現(xiàn)象。失真可分為桶形失真和枕形失真兩類。表示失真度的數(shù)值（絕對(duì)值）越小，則鏡頭的精度越高。在測(cè)量尺寸時(shí)，應(yīng)使用失真度小的鏡頭。一般說來，長焦距鏡頭的失真度會(huì)相對(duì)小一些。
初 級(jí) 篇 總 結(jié)
拍攝圖像的質(zhì)量是圖像處理的基礎(chǔ)。在了解了選擇鏡頭的基礎(chǔ)知識(shí)后，可以拍攝出：
・視野適宜，
・圖像整體聚焦良好，
・亮度、目標(biāo)物和背景對(duì)比度俱佳的清晰圖像。
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