В конструкции объектива есть много важных характеристик, в том числе разрешение объектива, искажение объектива и равномерность освещения, которые напрямую влияют на производительность системы машинного зрения.

Камеры, объективы и освещение, используемые в системах машинного зрения, вносят важный вклад в общее качество изображения. Быстрое развитие технологии датчиков изображения CMOS за последние несколько лет поставило перед производителями объективов серьезные проблемы. Все более высокое разрешение сенсора означает, что многие сенсоры теперь имеют меньшие пиксели и требуют объективов с более высоким разрешением. С другой стороны, датчик с высоким разрешением, который поддерживает больший размер пикселя для более высокой чувствительности, обычно использует больший формат и, следовательно, требует объектива с высоким разрешением большего формата. Кроме того, многие приложения, требующие объективов с очень большим фокусным расстоянием, такие как наблюдение, спорт, аэрофотосъемка и фотосъемка в тематических парках развлечений, все чаще включаются в категорию машинного зрения и нуждаются в решении.

（1）Узнайте о функции передачи модуляции производительности объектива (MTF)

Идеальный объектив создает изображение, идеально соответствующее объекту, включая все его детали и изменения яркости. На практике это ни в коем случае не возможно, так как линза действует как фильтр нижних частот. С учетом всех аэраций качество изображения объектива можно количественно описать его передаточной функцией модуляции. ЧКХ определяется способностью объектива воспроизводить линии (сетки) с разным шагом (частота провод-пространство/мм). Чем больше пар/мм проводов можно различить, тем лучше разрешающая способность объектива. График MTF для каждой пространственной частоты показывает потерю контраста, вызванную линзой (рис. 1). Крупные структуры, такие как грубые разделительные линии, обычно передаются с относительно хорошим контрастом. Меньшие структуры, такие как тонкие линии, передаются с низким контрастом. Величина затухания любой заданной частоты или детали классифицируется MTF, что указывает на эффективность передачи объектива. Для любого объектива существует нулевая точка модуляции. Этот предел часто называют пределом разрешения, обычно выражаемым в парах линий на миллиметр в парах линий на миллиметр или в ссылках на наименьший размер линии (в см) для некоторых макрообъективов, что эквивалентно минимальному размеру пикселя, необходимому для объектив. Соответствующий. Движение MTF от центрального осевого края линзы ухудшается, что является важным соображением, если для всего изображения требуется симметричное разрешение. Поскольку, как и рассеяние, MTF также может варьироваться в зависимости от направления линии в точке на объективе, а также зависит от настройки диафрагмы при измерении, поэтому при сравнении характеристик объектива необходимо соблюдать осторожность.

Совет. Увеличение разрешения сенсора при сохранении размера сенсора для снижения затрат требует, чтобы объективы с более высокой MTF различали эти меньшие пиксели. Всегда следует учитывать стоимость системы, поскольку меньшие размеры пикселей при более низкой стоимости требуют объективов с более высоким разрешением.

（2）Искажение объектива

Помимо изменения разрешения, все объективы также будут подвержены определенным пространственным искажениям. На рис. 2 показано, как растягивать или сжимать изображение нелинейным образом, что очень затрудняет точное измерение всего сенсора. Хотя есть некоторые программные методы, которые могут решить эту проблему, они не могут учитывать физическую глубину объекта, поэтому лучше выбрать объектив хорошего качества с низким уровнем искажений, а не пытаться исправить эти ошибки в программном обеспечении. Как правило, объектив с более коротким фокусным расстоянием будет давать больше искажений, чем объектив с большим фокусным расстоянием, потому что свет падает на матрицу под большим углом. Использование объективов более сложной конструкции может поддерживать низкий уровень искажений, и многие производители объективов усердно работали над своими оптическими конструкциями, чтобы уменьшить пространственные искажения до нуля.

Совет: Чтобы свести к минимуму искажения при наименьших затратах, большее рабочее расстояние обеспечит наилучшие результаты.

3) Равномерность освещения

Все изображения с объектива имеют виньетирование, то есть снижается интенсивность света от центра к краю изображения, что может сказаться на применимости объектива. Затенение объектива — это затенение края изображения из-за механического блокирования луча (обычно блокируется держателем объектива). В основном это происходит, когда круг изображения (или формат) объектива слишком мал для размера сенсора. На все объективы влияет виньетирование Cos4, потому что свет должен пройти большее расстояние, чтобы достичь края изображения и достичь датчика под небольшим углом. Когда угол фокусирует свет на нечувствительной части сенсора, на каждом пикселе есть линза с микролинзой. Его также можно свести к минимуму, если объектив остановится на две фс. Улучшая равномерность освещения по датчику,

4) воздействие на окружающую среду

Многие системы технического зрения используются в производственных условиях, а это означает, что они подвергаются различным воздействиям окружающей среды, от грязи, влажности и температуры до механических и электромагнитных воздействий. Существует множество защитных чехлов для предотвращения проникновения пыли и влаги. Механическая стабильность узла объектива необходима для предотвращения размытия и обеспечения надежных и воспроизводимых измерений. Большинство линз, используемых в приложениях машинного зрения, изготавливаются с металлическими корпусами и механизмами фокусировки для обеспечения стабильности линзы. Многие объективы также обеспечивают устойчивость к ударам и вибрации, что делает их подходящими для самых суровых условий. Производители объективов предложили ряд конструкций, некоторые из них были запатентованы для ограничения смещения изображения, вызванного движением стекла объектива из-за вибрации и ударов. К ним относятся использование стопорных винтов для предотвращения движения фокуса и диафрагмы, даже движения фиксированной диафрагмы, а также соединение всех элементов в корпусе объектива.

5) Интерфейс объектива

Крепление объектива к камере достигается за счет использования различных стандартных интерфейсов объектива. Наиболее часто в приложениях для машинного зрения используется байонет C, который можно использовать с различными объективами и аксессуарами, в том числе с возможностью обеспечения диафрагмы и фокусировки, управляемых компьютером. Байонет CS обычно не используется и в основном такой же, как байонет C, но фокусное расстояние фланца укорочено на 5 мм. Системы крепления объектива меньшего размера (например, S-mount) обычно используются для камер на уровне платы и миниатюрных камер. Эти линзы допускают лишь минимальные корректировки. Для крупноформатных датчиков и приложений линейного сканирования могут использоваться более крупные системы крепления F, хотя все чаще используются более мощные крепления M42 (иногда называемые T-образными креплениями). А вот широкоформатный объектив не поддерживает возможность автоматического управления диафрагмой и фокусом. Телеобъективы также используются в машинном зрении с самым большим фокусным расстоянием до 600 мм. Эти широкоформатные объективы в основном разработаны для профессиональных фотографов. Они также включают в себя моторизованные диафрагмы и зум-объективы и требуют специальных креплений объектива EF. В настоящее время все больше и больше камер машинного зрения производятся с функциями крепления EF и объективами EF, а их новые оптические функции предоставляются более широкому рынку машинного зрения в рамках недавнего соглашения о прямом распространении.

6) Как выбрать объектив

С таким количеством вариантов объективов машинного зрения выбрать лучший объектив для конкретного приложения непросто. Поэтому важно думать о системе в целом. Например, во многих современных мегапиксельных камерах для снижения затрат используются датчики малого размера, но в результате маленькие размеры пикселей требуют более качественной и, следовательно, более дорогой оптики. Для некоторых приложений выбор более дорогой камеры с большим количеством пикселей и более низкими оптическими требованиями может быть выгодным, что снижает стоимость всей системы. Работа с опытными поставщиками технологий машинного зрения может снизить риски при принятии таких решений.

Производство Vehviscam limited www.Vehviscam предлагает промышленные объективы с фиксированным фокусом 1/1,8,2/3, 4/3 и 1 дюйм, 8 мм/12 мм/16 мм/25 мм/35 мм/50 мм/75 мм по разумной цене и с быстрой доставкой. Спасибо