攝像頭如何選擇問題概述

  花了幾天時間，將視頻采集+圖像處理的板卡交給工廠去做了，接下來等待板子歸來，然后寫驅動程序，將硬件插到PC端，進行驅動的安裝調試，這一切若是順利的話，剩下的問題就是上位機和攝像頭驅動了。攝像頭驅動之前有弄過，上位機想想就頭疼，不打算自己做了，到時找個大神幫我做一個，可能分分鍾就搞定。

  本篇博客介紹一下攝像頭相關的知識。

  對於攝像頭而言，最重要的有三個參數：焦距f，最大相對孔徑D/f，視場角2w。這三個參數確定之后，在考慮分辨率，景深，畸變，接口等因素。

  焦距f

  反映了一個光學系統對光線的會聚能力，決定了成像的大小。焦距是指從焦點到鏡頭中心的距離，每只鏡頭的都有固定或變化的焦距，用大寫字母F表示。如下圖所示

  F20，表明這個鏡頭的焦距是20mm，F28-70，表明這個鏡頭的焦距是28mm~70mm，可變焦鏡頭。

  最大相對孔徑

  鏡頭最大相對孔徑，用來描述鏡頭的光透能力，鏡頭的最大相對孔徑越大，光線透過量越大。鏡頭最大相對孔徑用能穿過鏡頭的圓柱形光束直徑D與鏡頭焦距f之比表示，即D/f。如F20mm、1:2表明鏡頭最大相對孔徑是鏡頭焦距的二分之一。鏡頭最大相對孔徑大，進光量多，通光能力強。為了滿足在較暗時攝影的需要，或者為了高速運動物體攝影，要求采用很短的曝光時間，提高像面的照度。

  最大相對孔徑大小決定了鏡頭的分辨率，像面照度和成像質量。為了控制通過鏡頭的光通量大小，需要在鏡頭的后部設置光圈，F表示，F為相對孔徑的倒數。F越大，孔徑越小，F越小，鏡頭的使用范圍越小，從而調節進光量和像面上的照度。F的標值為1.4/2/2.8/4/5.6/8/11/16/22等序列值。F越小，到達攝像頭靶面的光通量就越大。

  視場角

  視場角分為物方視場角和像方視場角。關心的是物方視場角。光學儀器以成像物的直徑作為視場角計算，對於傳感器，由於其感光面為矩形，因此常以矩形感光面的對角線的成像物直徑計算視場角。

  鏡頭的視場角是指攝像管的有效成像平面邊緣與鏡頭后節點所形成的夾角。決定了被拍攝景物的范圍。用2w表示。當鏡頭焦距一定的時候，視場角越大，成像也越大。視場角與焦距之間的關系如下：

   y = f *tanw；

   其中y為像面區域的直徑。

  若是焦距短，那么視場角大，成像也大，若是焦距長，視場角減小，成像小。

  對於長焦距的鏡頭只能有較小的視場角，對遠處的景物拍攝比較大的像，適宜於遠距離攝影。短焦距的鏡頭有較大的視場角，能將近處較大范圍內的景物攝入像面，又稱為廣角鏡頭，視場角更大

  線陣和面陣傳感器區別

  工業相機所使用的感光傳感器主要有CCD或CMOS傳感器，分為面陣和線陣兩種。其工作區域分為矩形或線形。傳感器的工作區域必須包含在鏡頭確定的像面圓形區域內。

  面陣傳感器是由許多像素元組成的一個矩形陣列，每個像素單元都是一個方形傳感器。常用的傳感器大小如下圖所示：

  線陣傳感器的像素單元排成一列，有1K,2K,4K,8K,12K，像素單元有5μm，7μm，10μm，14μm等。

  工作波長

分辨率

  分辨率是評價鏡頭的一個重要參數。定義為在像面處鏡頭在單位毫米內能夠分辨開的黑白相間的條紋對數，如下圖所示：

  分辨率分為鏡頭分辨率和像元分辨率，最終的成像質量是由像元分辨率決定的。在實際使用中，由於景深的存在，所以一般會使鏡頭的分辨率高於像元的分辨率。

  畸變

  在視場角較大時，會出現 像相對於物體失去近似性，這種使成像變形稱為畸變。

  景深

  工作距離

  光學系統一些計算公式

  鏡頭選擇參數

  選擇鏡頭的一些參數