• 分辨率Resolution

    分辨率Resolution

    光学, 成像技术 2020年1月18日

    了解镜头的制造商规格可以大大简化调查和购买流程。要知道镜头如何工作,必需先了解分辨率、放大倍率、对比度、f/#以及如何阅读常见性能曲线(包括调制传递函数(MTF)、景深(DOF)、相对照明和畸变)。 分辨率衡量成像系统再现物体细节的能力,可能会受所使用的照明类型、传感器像素大小或光学元件功能等因素影响。物体细节越小,所需的分辨率越高。 将传感器上的水平或垂直像素数量划分为希望观察的物体尺寸将指明每…

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  • 物方分辨率Object Space Resolution

    物方分辨率Object Space Resolution

    光学, 成像技术 2020年1月18日

    要确定可在物体上看到的绝对最小可解析光斑,需要计算视场与传感器尺寸的比率。该比率也被称为系统的主要放大倍率(PMAG)。 与PMAG关联的比率允许对成像空间分辨率分级,从而让我们了解物体的分辨率。 一般来说,在开发应用程序时,系统的分辨率要求并未以lp/mm给定,而是以微米(μm)或英寸给定。有两种转换方式: 尽管用户可以通过使用上一个公式快速得出物体的极限分辨率,但确定成像空间分辨率和PMAG以…

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  • 对比度Contrast

    对比度Contrast

    光学, 成像技术 2020年1月18日

    对比度描述在给定的物体分辨率下,黑色与白色的区分程度。要使图像看起来轮廓分明,黑色细节需要显示为黑色,白色细节必需显示为白色(参见图1)。黑色和白色信息越趋向于中间灰色,该频率下的对比度越低。明暗线条之间的强度差异越大,对比度越高。虽然这可能显而易见,但却至关重要。 图 1: 了解对比度。从黑色过渡为白色是高对比度,中间灰色则表明对比度较低。 可以按照方程式2.8计算给定频率下的对比度,…

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  • f/#(镜头光圈/孔径设定)

    f/#(镜头光圈/孔径设定)

    光学 2020年1月18日

    镜头上的f/#设置可控制多项镜头参数:总体光通量、景深以及在给定分辨率下产生对比度的能力。从根本上说,f/#是镜头的有效焦距(EFL)与有效孔径直径(DEP)之间的比率: 大多数镜头都通过转动光圈调节圈,进而开合内部的虹彩光圈来设定f/#。调节圈上标记的数字表示光通量及其关联的孔径直径。这些数字通常以√2的倍数增加。以√2为系数增加f/#会使孔径区域减半,有效地以2为系数来降低镜头的光通量。f/#…

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  • 分辨率与对比度限制:艾里斑Airy Disk

    分辨率与对比度限制:艾里斑Airy Disk

    光学 2020年1月18日

    光穿过任何尺寸的孔径时(每个镜头都具有限定的孔径),都会产生衍射。由此产生的衍射图案(中心是一块明亮区域,周围是一系列亮度不断降低的同心圆环)被称为艾里斑(参见图1)。 此图案的直径与照明光线的波长(λ)以及圆形孔径的尺寸相关,这一点非常重要,因为艾里斑是光束可以聚焦到的最小点。物体上的不同细节聚焦产生的艾里斑图案会紧密靠近,然后开始重叠(有关对比度的详细信息,请参见对比度)。当重叠图案对降低对比…

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  • 衍射极限Diffraction Limit

    衍射极限Diffraction Limit

    光学 2020年1月18日

    每个镜头都具有物理定律决定的绝对性能上限。该限制受镜头的工作f/#以及穿透镜头的光线的波长控制,被称为衍射极限,以线对/mm的形式提供。它可以确定镜头理论上的最大解析能力。即使不受设计因素限制的完美镜头也具有衍射极限。该限制是指两个艾里斑图案(分辨率与对比度限制:艾里斑)不再能互相区分开的点。要计算衍射极限,可以使用一个简单的公式,将其与镜头的f/#和光线波长关联起来。请在f/# (镜头光圈/孔径…

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  • 传感器的相对照明、衰减与光晕Sensor Relative Illumination, Roll Off and Vignetting

    传感器的相对照明、衰减与光晕Sensor Relative Illumination, Roll Off and Vignetting

    光学, 成像技术 2020年1月18日

    为了评估和了解可能与光晕(阻止光线穿过成像镜头的外缘)关联的问题,需要考虑衰减、相对照明、传感器大小以及格式。除了以下概述外,还可以在了解适用于机器视觉应用的相机传感器找到有关传感器和格式的更多信息。 图 1: 衰减是与视场相关的相对照明降低,这并非由光晕导致,而是由辐射定律决定。 将传感器与镜头匹配 经常出现的问题之一就是成像镜头能否支持某些特定的传感器尺寸。如果传感器对镜头设计而言过…

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  • 景深Depth of Field与焦深Depth of Focus

    景深Depth of Field与焦深Depth of Focus

    光学 2020年1月18日

    由于名称和性质上的相似性,景深与焦深这两个概念常被混淆。为简化定义以便我们进行说明,景深与物体变换位置时,固定镜头的图像品质有关;而焦深则与静态物体以及传感器为不同传感器位置(包括倾斜)保持聚焦的能力有关。 景深Depth of Field 镜头的景深(DOF)是镜头在物体位置靠近和远离最佳焦点时,在无需重调焦距的情况下保持所需图像质量(在指定对比度下的空间频率)的能力。景深还适用于具有复杂几何结…

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  • 清晰度Sharpness:它是什么以及如何测量?

    清晰度Sharpness:它是什么以及如何测量?

    光学 2020年1月11日

    测量清晰度Measuring Sharpness 清晰度决定了一个成像系统可以再现的细节量。 它由不同色调或颜色区域之间的边界定义。 在图1中,清晰度显示为空间频率增加的条形图。 图的顶部是锐利的,边界清晰。 下部模糊,说明条形图案在通过镜头后如何退化。 注意:所有镜头都会一定程度使图像模糊到。 清晰度在图像边缘等特征上最为明显(图2),并且可以通过边缘(阶跃)响应进行测量。 几种用于测量清晰度的…

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  • 调制传递函数和主观品质因数Modulation Transfer Function (MTF) and Subjective Quality Factor (SQF)

    调制传递函数和主观品质因数Modulation Transfer Function (MTF) and Subjective Quality Factor (SQF)

    光学 2020年1月11日

    第1部分:MTF简介 在图像质量方面,镜头是链中的第一个也是最重要的环节。没有清晰的Sharp镜头,就不可能获得清晰的Sharp图像。但是,要确定镜头是否清晰以及其清晰度如何,我们需要一种客观的科学测试方法,我们可以将其等同地应用于所有镜头。多年来,“金标准”测试一直是MTF或调制传递函数确定的。这听起来很复杂,但实际上并非如此。它只是一个简单的测量,即一个物体中有多少调制(对比度)出现在被测物体…

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