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像方远心、物方远心、双远心镜头的区别

像方远心、物方远心、双远心镜头的区别 工业镜头是机器视觉系统中十分重要的成像元件，系统若想完全发挥其作用，工业镜头必须能够满足要求才行。随着机器视觉系统在精密测量领域的广泛应用，普通工业镜头难以满足要求，而远心镜头应运而生。 远心镜头主要为矫正传统工业镜头视差而设计，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不变，从而弥补普通工业镜头“远大近小”的视觉效果，满足精密测量的要求。远心镜头按设计原理可分为：像方远心光路、物方远心光路和双侧远心光路。 --------------光路原理 1）像方远心光路 像方远心光路的光路图下图。它是将孔径光阑放置在物方焦平面上，像方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于像方无穷远。这种镜头的特点是放大倍率与像距无关，可以消除像方调焦不准引入的测量误差。 2）物方远心光路 物方远心光路的光路图如下图。它是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上，物方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于物方无限远。这种镜头的特点是在合理的活动范围内，物体的放大倍率与物距无关。即使物距发生改变，像高也并不会发生改变，即测得的物体尺寸不会变化。根据这个原理设计出来的镜头成为物方远心镜头，简称远心镜头。 3）双侧远心光路 双侧远心光路就是我们常说的双远心光路，光路图如下图。它综合了像方远心和物方远心的双重优点，在景深范围内，物体离得远近或者相机离得远近，都不会影响到成像系统的放大倍数，即像不随物距和相距的变化而变化。根据双侧远心光路设计出来的镜头成为双远心镜头。 镜头原型 正所谓“弱水三千，只取一瓢饮”。在远心镜头选型过程中，需要我们根据实际情况，从百万只镜头中，挑选出最适合我们的那一个。在了解了远心镜头的光路原理之后，让我们来康康镜头参数的含义吧！（1）物方远心镜头 前面提到，物方远心镜头简称为远心镜头。远心镜头常用参数包括倍率、工作距离、物方分辨率、景深、数值孔径NA等。在众多参数中，可能会让大家困惑的参数，应该是数值孔径NA了吧。 远心镜头中提到的数值孔径NA指像方数值孔径，数值孔径NA值越大，镜头分辨率和亮度越佳。数值孔径NA与物方分辨率的对应关系为： 物方分辨率=，λ为测试光波长。一般远心镜头参数中，也会给出镜头可匹配的像元大小。如果参数中并没有给出镜头的良配怎么办呢？不慌，不慌，一个公式解决烦恼：匹配相机像元尺寸=物方分辨率*镜头倍率。 （2）双远心镜头 双远心镜头常用参数相对于远心镜头来说更容易理解。它包括倍率、物方分辨率、工作距离、景深、远心度等。在这些参数中，各参数的对应关系与远心镜头的对应关系相一致。需要特别解释一下的，应该只有远心度了。它是评价远心镜头和双远心镜头好坏的重要参数之一。 远心度是指主光线偏离光轴的角度。角度越小，远心度越好，镜头的倍率误差越小。在测量过程中的表现为：在景深范围内，保证不同工作距下，物体的放大率是一样的。它是弥补普通工业镜头“远大近小”这一弊端的重要因素。 -------------双远心镜头优势远心镜头和双远心镜头常用于精密测量领域。在解释完他们的光路原理和参数意义后，大家有没有困惑，远心镜头和双远心镜头在景深范围内，工作距离都不会影响成像倍率，且畸变值都很小。那在选型过程中，如何取舍呢？双远心镜头当然是靠实力取胜啦。 双远心镜头相对于远心镜头景深更大。当其他参数相同的情况下，双远心镜头的工作范围比远心镜头的工作范围要大，可观测的范围更广。当我们需要观测的物体高度差比较大时，可以优先考虑双远心镜头。 双远心镜头相对于远心镜头远心度也更高。在精密测量的选型过程中，如果对观测物体精度要求很高时，双远心镜头会是一个更好的选择。 >>光虎光电科技（天津）有限公司<< >>公司网址：www.optiger.com.cn<<

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工业相机基本参数及选型

工业相机基本参数及选型工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其基础功能就是将光信号转变成为有序的电信号。选择合适的工业相机也是机器视觉系统设计中的重要环节，工业相机不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等，同时也与整个系统的运行模式直接相关。工业相机的性能优势 好的工业相机应具有高精度、高清晰度、色彩还原好、低噪声等特点，而且通过计算机可以编程控制曝光时间、亮度、增益等参数，另外图像窗口无级缩放，带有外触发输入，带有闪光灯控制输出等功能。国内知名的工业相机生产销售商维视数字图像（Microvision），结合多年研发生产经验及客户需求，特整理出选择工业相机时的注意事项及必看参数，方便一般客户做出合理选择。工业相机的基本参数分辨率 相机每次采集图像的像素点数，一般对应于光电传感器靶面排列的像元数，如1920*1080。 像素深度 每位像素数据的位数，常见的是8bit，10bit，12bit。分辨率和像素深度共同决定了图像的大小。例如对于像素深度为8bit的500万像素，则整张图片应该有500万*8/1024/1024=37M（1024bit=1KB，1024KB=1M）。增加像素深度可以增强测量的精度，但同时也降低了系统的速度，并且提高了系统集成的难度（线缆增加，尺寸变大等）。 帧率/行频 相机采集和传输图像的速度，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec），对于线阵相机为每秒采集的行数（HZ）。 曝光的方式和快门速度 工业线阵相机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间；面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动曝光几种常见方式，工业数字相机一般都提供外触发采图的功能，快门速度一般可到10ms，高速相机还会更快。 像元尺寸 像元大小和像元数（分辨率）共同决定了相机靶面的大小。目前工业数字相机像元尺寸一般位3μm~10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。 光虎视觉，主营面阵相机，工业相机，欢迎您联系我们，公司网址：www.optiger.com.cn

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什么是结构光成像

什么是结构光成像 1.为什么需要三维成像？ 随着我们文明的集体需求变得越来越复杂，过去的二维成像方法已经给我们对周围世界的感知和理解造成了限制。我们生活在3D世界中，许多应用领域都可以从3D意识中受益。 我们的“立体”眼睛和认知处理能力建立起我们的三维意识，但是提取三维信息并不是只能通过立体视觉。目前我们已经开发了几种不同的3D方法并将其应用于机器视觉，其中一种迅速流行（和实用）的方法就是结构化光成像。 2.结构光成像是什么？ 结构化光成像使用特定的（通常是调制的）光图案和2D成像相机来捕获表面的3D形貌。Photoneo是结构照明系统的一个典型示例，现已在工业上被广泛的实际应用。 这个概念很简单：将已知的图案投影到表面上。当相机从一个（或多个）不同的角度查看图案时，目标的表面特征会使图案变形，如图1所示。图案变形的方向和大小用于重构目标对象的表面形貌。 图1：规则的条纹图案投射到球上。球的圆形表面使条纹变形，并且变形的图像被相机捕获以进行分析和对象重建。 在图1所示的示例中，已说明了规则的正弦波模式。这种类型的模式通常用于相移顺序投影方法，这只是已开发的几种方法之一。其他包括连续变化的彩虹图案，灰度或色带索引，网格索引（例如，使用伪随机二进制点或2D颜色编码的点阵列）等。除了这些方法之外，还有混合方法，它们结合了多种方法来优化特定表面或目标的结果。 关于各种方法的详细讨论超出了本文的范围。为了便于讨论，本文仅详细介绍相移方法。 3.什么是相移？ 相移方法利用一组灰度图像，其像素强度由正弦波模式定义，如图2所示。通常，使用三个（或可能更多）图像之间具有已知相移的图像。将相移后的图案顺序投影到对象上，然后在进行相位展开操作之后，将所得的差异图像与参考平面进行比较，以提取原始对象的表面特征。 图2：用于相移结构光投影的3种正弦波模式图像之一 4.相移示例？ 现在，让我们将“相移”方法应用于一个假设的示例。假设我们要绘制一个塑料球的3D表面，如图3所示。 图3：扫描目标：一个塑料球 如图4所示，以图像之间的已知相移来准备投影图案图像（请注意，通常使用3张或更多张图像。此处仅示出了2张，以节省空间）。 图4：相移投影图案。 在构造了投影图案之后，将图案顺序地投影到对象上，并捕获图像。展开后，可以重建3D表面贴图，如图5所示。 图5：相移的投影和生成的3D构造。 您可能会注意到，在图5的右侧仅重建了球体的前半部分（或“上半部分”）。对于这个假设的示例，我们假设没有移动摄像机。重要的是要了解结构光成像通常不用于测量体积密度（例如医学成像中使用的MRI或CT扫描）。它更多地是一种“表面映射”方法，因为它照亮了一个表面，并映射了该表面的形貌变化而不是物体的体积。从平面作为参考开始，此方法测量从该参考平面开始的偏转。即使此方法只能在任何给定的2D视图中捕获单个平面的偏转，也可以通过将目标旋转360°并捕获覆盖其整个表面的多个表面贴图来组装目标整个3D表面的3D网格。 结构光成像通常用于机器视觉，因为它可以产生高分辨率结果。某些方法可以有效地用于中速和高速应用。它允许同时采集多个样本，并可用于满足广泛或实际的挑战。

高速图像处理方案

评价工业相机的质量，除了其出色的成像和超低的价格之外，还包括稳固的外壳、娇小的尺寸、高传输速率、先进的算法技术等关于相机尺寸“浓缩的都是精华”不仅适用于美味的甜品，也适用于工业机器视觉的世界： “Sugarcube”这一专业术语近年来在行业内变得越来越重要，它代表着视觉技术朝小型、紧凑型发展的趋势。这个专业术语是指尺寸为29 mm x 29 mm的小型相机。此尺寸虽未经过正式确认，但已经是实际存在的标准。所谓的“Sugarcube”设计包含入门级和主流细分市场中的工业相机，涵括用于医学、交通运输和零售等一系列市场中的多种典型应用，还包括工厂自动化领域中的质量保证和自动化光学检测。业内专业小型化设计，使得相机在相对较小的空间中获得较大性能，传感器在有限的尺寸上效能得到尽可能的发挥。其稳固的外壳和IP69K的防护等级，能达到抗振动10g，抗冲击100g，使得相机能适应于各种严苛的工业环境。关于高速高精度机器视觉作为工业自动化系统的重要组成之一，其技术与应用也随着自动化行业的发展而日益成熟。具体体现在：图像质量和数据传输速度不断增强、图像处理能力增强相机的图像质量体现在，其采用前沿的SONY / Gpixel 图像传感器，像素高达65 MP，更小的像元尺寸使得相同的光学尺寸条件下拥有更高的分辨率，同时搭载了出色的图像优化系统，使得成像质量进一步提升。为提高相机的传输速率，特色产品采用了带宽更高的10GigE技术，10GigE以太网允许以1.1 GB / s的速度传输10倍的图像数据，同时提供了千兆以太网接口的所有优势，而无需更改集成软件。高速图像处理现代CMOS传感器在高灵敏度，低暗噪声和高帧速率以及非常高的动态范围内，可提供出色的图像质量。这些优点与10 GigE界面一起在快速过程中发挥了优势，例如在60 fps时高达4K的视频应用以及运动分析和虚拟现实应用中。低延时 机器速度不断提高与千兆位以太网摄像机相比，10GigE摄像机显着减少了总体系统延迟，即主机请求和响应接收之间的延迟。首先，传感器读取速度更快，这意味着读取时间更短，最后10 GigE接口加快了数据传输速度。延迟还取决于所使用的硬件和软件组件。与50到125μs的千兆位以太网不同，每帧的延迟降低到大约5到50μs。集成快速方便从GigE Vision标准版本2开始，相机集成便不再需要更改应用软件，因为软件独立于物理以太网接口。使用GenICam进行编程的相关操作保持不变，同时可以轻松实现与GigE相机一起操作。低成本系统方案越来越多的电脑主板支持10GBase-T接口，可直接连接万兆网接口相机。此外，还可以使用低成本的10GBase-T标准网卡，实现简单的单电缆解决方案，即通过同一根电缆实现数据传输与供电（以太网供电）。因而显著降低了系统成本，有效减少软件集成和现场维护的工作量。此外，使用价格实惠的标准以太网电缆足以满足应用要求，无需像Camera Link一样采用非常昂贵的电缆。同时，相机配备了RJ45以太网连接器，用于现场主机装配，用户只需支付所需的电缆费用即可。在时控生产等需要定期而非连续采集图像的应用中，带Burst（高速连拍）模式的万兆网接口相机提供了替代CoaXPress接口相机的方案。分辨率达1,200万像素的QX系列相机，在短序列图像采集时，帧率可达335 fps，速度约为四通道CoaXPress CXP-6相机的两倍。除了性能的整体提升，相机还集成了各种实用性高级功能:IEEE 1588 精确时钟同步协议、HDR、阴影校正、5x5颜色处理、直接驱动光源、液体镜头、奇数行和偶数行设置不同的曝光时间、出色的宽温设计等应用聚焦

机器视觉系统对颜色识别的影响

在日常生活中，机器视觉系统是一种非接触式的光学传感系统，它同时集成软硬件，能够自动地从所采集到的图像中获取信息或者产生控制动作。机器视觉自起步发展到现在，已有15年的发展历史，其作为一种应用系统，其功能特点是随着工业自动化的发展而逐渐完善和发展的。目前全球整个视觉市场总量大概在60~70亿美元，是按照每年8.8%的增长速度增长。而在中国，随着加工制造业的发展，中国对于机器视觉的需求将承上升趋势。机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉;同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。例如：印刷质量检测、智能交通管理、金相分析、医疗图象分析、瓶装啤酒生产流水线检测等。颜色识别是机器视觉中一个主要的应用，颜色识别是基于物体表面颜色特性差异，通过一定的算法来识别出不同的颜色，从而实现各种检测及控制。2006年,中国加工新鲜番茄430万吨,生产番茄酱近70万吨,其中63万吨出口,贸易额3.56亿美元,国际市场占有率从1997年7.7%增加至30%,成为继美国和欧盟之后的世界第三大番茄酱生产国。在新疆，番茄业是新疆的优势产业。它与石油、棉花一起并称为新疆“一黑一白一红”三大产业。1994年后，新疆番茄制品(主要是番茄酱)的年生产能力占到全国的90%以上，并培育出两个独具特色的品牌，产品成为亚洲、欧洲、美洲市场的抢手货。番茄制品90%出口创汇，也占据了全国番茄制品出口额的90%，番茄已经成为新疆继“一黑一白”产业之后兴起的又一特色产业。目前新疆的番茄制品已占欧洲市场的70%，新疆已经成为亚洲最大的番茄制品加工区，形成了一批番茄加工出口企业群。而番茄制品的初次加工主要是挑选出未成熟的番茄。分选方法有人工分选和自动分选。自动分选有通过光电分选技术以及机器视觉技术等。通过人工来实现番茄分选，由于人的主观因素以及工作强度造成的眼疲劳，大大降低了生产效率以及分选的准确性。光电分选不考虑物料的色度学特性，只利用物体的光学特性，通过光敏传感器将测得基准色标与非色标区单色漫反射光强度差异而进行分选。这种方法的优点是传感器反应快、价格便宜，但由于只考虑了物料的光学特性，而不考虑物料的色度学特性造成了像分选同色调，不同饱和度这样的物料时，而不能达到很好的精确分选的目的。另外该技术需要选用特定的光源，和特制的背景板，而且工作光源的震动和冲击会给检测带来很大的影响。采用机器视觉技术可以克服光电分选技术的缺点。