机器视觉系统原理及基础知识.ppt

3.镜头－镜头的理想模型1/f=1/S1+1/S21S1＝f*(H/h+1)2两个重要公式：焦距（F）：视场角：物距：像距：光圈：一般用口径系数f表示，指镜头口径与焦距之比，f/2.8即指1:2.8景深（DOF）：在焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆之间的距离就叫景深，即：在被摄主体(对焦点)前后，其影像仍然有一段清晰范围的，就是景深。分辨力：指能分清楚物体的能力，单位LP/mm（Linepairs/Milimeter）快门，决定曝光时间数值孔径，NumericalAperture(NA)基本放大倍数(光学放大倍数），PrimaryMagnification(PMAG)调制传递函数（MTF），MTF好的镜头有利于低对比度景物的再现，拍出的图像层次丰富、细节明显、质感细腻。畸变：也叫失真按光学放大倍率及焦距划分显微镜：体视显微镜、生物显微镜、金相显微镜、测量显微镜常规镜头：鱼眼镜头：6-16mm超广角：17-21mm广角：24-35mm标头：45-75mm长焦：150-300mm超长焦：300mm以上特殊镜头：微距镜头远距镜头远心镜头红外镜头紫外镜头3.镜头－常见光学镜头的种类按其它性能划分C接口（后截距17.526mm）CS接口（后截距12.5mm）F接口（尼康口）M42其它：哈苏、徕卡、AK固定焦距镜头变焦镜头自动变焦手动变焦不同接口方式的镜头3.镜头－各种镜头常用配件近拍接圈偏振镜滤色片UV镜雷登镜增温镜各色滤镜带通滤镜增倍镜分光镜棱镜第4章工业摄像机按不同芯片类型划分：CCD摄像机，CCD称为电荷耦合器件，CCD实际上只是一个把从图像半导体中出来的电子有组织地储存起来的方法。CMOS摄像机，CMOS称为“互补金属氧化物半导体”，CMOS实际上只是将晶体管放在硅块上的技术，没有更多的含义。CMOS可以将光敏元件、放大器、A/D转换器、存储器、数字信号处理器和计算机接口控制电路集成在一块硅片上，具有结构简单、处理功能多、速度快、耗电低、成本低等特点。机器视觉系统原理及基础知识主讲人：王亚鹏2005.10中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司机器视觉系统基本原理照明光源镜头工业摄像机图像采集/处理卡图像处理系统第1章机器视觉系统基本原理1.1机器视觉系统的原理1.2机器视觉系统与人的视觉的对比1.3机器视觉系统的构成机器视觉系统的原理01机器视觉系统的目的就是给机器或自动生产线添加一套视觉系统，其原理是由计算机或图像处理器以及相关设备来模拟人的视觉行为，完成得到人的视觉系统所得到的信息。人的视觉系统是由眼球、神经系统及大脑的视觉中枢构成，计算机视觉系统则是由图像采集系统、图像处理系统及信息综合分析处理系统构成。021.1机器视觉系统的原理图像处理技术彩色图像转换技术图像分割技术模式识别技术视觉神经网络技术数学形态学方法专家系统及人工智能技术小波分析技术分形学方法1.2机器视觉系统与人的视觉的对比人类视觉机器视觉适应性适应性强，可在复杂及变化的环境中识别目标适应性差，容易受复杂背景及环境变化的影响智能具有高级智能，可运用逻辑分析及推理能力识别变化的目标，并能总结规律虽然可利用人工智能及神经网络技术，但智能很差，不能很好地识别变化的目标彩色识别能力对色彩的分辨能力强，但容易受人的心理影响，不能量化受硬件条件的制约，目前一般的图像采集系统对色彩的分辨能力较差，但具有可量化的优点灰度分辨力差，一般只能分辨64个灰度级强，目前一般使用256灰度级，采集系统可具有10bit、12bit、16bit等灰度级空间分辨力分辨率较差，不能观看微小的目标目前有4K×4K的面阵摄像机和8K的线阵摄像机，通过备置各种光学镜头，可以观测小到微米大到天体的目标速度0.1秒的视觉暂留使人眼无法看清较快速运动的目标快门时间可达到10微妙左右，高速像机帧率可达到1000以上，处理器的速度越来越快感光范围400nm-750nm范围的可见光从紫外到红外的较宽光谱范围，另外有X光等特殊摄像机环境要求对环境温度、湿度的适应性差，另外有许多场合对人有损害对环境适应性强，另外可加防护装置观测精度精度低，无法量化精度高，可到微米级，易量化其它主观性，受心理影响，易疲劳客观性，可连续工作1.3机器视觉系统的构成图像处理系统图像采集/处理卡镜头020405工业摄像机照明光源其它外部设备030601第2章照明光源