機器視覺系統(tǒng)中使用的工業(yè)相機、鏡頭和照明都對圖像的整體質(zhì)量做出了重要貢獻，而在工業(yè)鏡頭設(shè)計中有許多重要的特性，鏡頭分辨率、鏡頭畸變和光照均勻性等，直接影響機器視覺系統(tǒng)性能。

機器視覺鏡頭的主要特性及選擇

鏡頭畸變：除了分辨率的變化外，所有透鏡也會受到一定的空間畸變。

圖中顯示了如何以非線性方式拉伸或壓縮圖像，使整個傳感器的精確測量變得非常困難。雖然有一些軟件方法可以解決這個問題，但它們無法考慮物體的物理深度，因此最好選擇質(zhì)量好的低失真鏡頭，而不是試圖在軟件中糾正這些錯誤。

作為一般規(guī)則，較短焦距的鏡頭將具有比具有較長焦距的鏡頭更大的失真，因為光從更大的角度照射到傳感器。使用更復(fù)雜的鏡頭設(shè)計，可以保持低失真，并且許多鏡頭制造商一直在努力研究他們的光學(xué)設(shè)計，使他們能夠?qū)⒖臻g失真降低到0.1％的數(shù)量級。

提示：為了以最小的成本最小化失真，較長的工作距離將提供最佳的效果。

照明均勻性：所有來自鏡頭的圖像都存在漸暈，即從圖像中心到邊緣的光照強度降低，這可能會影響透鏡應(yīng)用的適用性。

鏡頭暈渲是由于光束被機械地遮擋(通常是被透鏡支架遮擋)而導(dǎo)致的對圖像邊緣的暈渲，這主要發(fā)生在透鏡的圖像圓(或格式)對于傳感器的尺寸太小時。

所有的鏡頭都受到“Cos4漸暈”的影響，這是由于光線必須經(jīng)過更遠的距離到達圖像邊緣，并以淺角度到達傳感器。當角度將光線聚焦到傳感器的非敏感部分時，在每個像素上都有微透鏡的鏡頭上。也可以最小化，如果鏡頭是由兩個f停止下來。通過提高整個傳感器的照明均勻性，鏡頭制造商可以消除對光強度補償?shù)男枨?，因為光強度補償可能會在圖像中引入噪聲。

環(huán)境影響

許多視覺系統(tǒng)被部署在制造環(huán)境中，這意味著它們暴露在各種各樣的環(huán)境影響下，從污垢、濕度和溫度到機械和電磁效應(yīng)。有許多可用的防護罩，可以防止灰塵和濕氣的侵入。鏡頭組件的機械穩(wěn)定性對于避免模糊和確?？煽亢涂芍貜?fù)的測量至關(guān)重要。

大多數(shù)用于機器視覺應(yīng)用的鏡頭都是用金屬外殼和聚焦機制制造的，以保證鏡頭的穩(wěn)定性。許多鏡頭也提供了抗沖擊和振動特性，使他們適用于最惡劣的環(huán)境。鏡頭制造商已經(jīng)提出了一系列的設(shè)計方案，其中一些獲得了專利，以限制鏡頭玻璃由于振動和沖擊而移動所產(chǎn)生的圖像位移。這些包括使用鎖定螺釘來防止焦點和光圈的移動，甚至是固定光圈的移動，以及透鏡體中所有元件的粘接。

鏡頭接口

將鏡頭固定到相機上是通過使用不同標準的鏡頭接口來實現(xiàn)的。機器視覺應(yīng)用中最常用的是C-mount，它可以從各種鏡頭和配件中受益，包括提供計算機控制的光圈和聚焦的能力。

CS安裝座并不太常用與C-mount安裝座基本相同，但法蘭焦距縮短了5mm。較小的鏡頭卡口系統(tǒng)（如S-mount）通常用于板級相機和微型相機，這些鏡頭只允許最小的調(diào)整。

對于大幅面?zhèn)鞲衅骱途€掃描應(yīng)用，可以使用更大尺寸的F-mount系統(tǒng)，盡管越來越多地使用更強大的M42安裝座（有時稱為T-mount）。但大幅面鏡頭不支持自動控制光圈和對焦的能力。長焦鏡頭也在機器視覺中得到應(yīng)用，最長焦距可達600毫米。這些大幅面鏡頭主要為專業(yè)攝影師開發(fā)，也包括電動光圈和變焦，需要專門的EF鏡頭安裝座。

目前，越來越多的機器視覺相機采用EF安裝功能和EF鏡頭制造，其新穎的光學(xué)功能通過最近的直接分銷協(xié)議提供給更廣泛的機器視覺市場。

如何選擇鏡頭

有了如此多的機器視覺鏡頭選項，為特定的應(yīng)用選擇最好鏡頭并不簡單。所以將系統(tǒng)作為一個整體來考慮非常重要。例如，許多現(xiàn)代的百萬像素相機使用小的傳感器尺寸來降低成本，但由此產(chǎn)生的小像素尺寸需要更高的質(zhì)量，因此光學(xué)器件也更昂貴。對于某些應(yīng)用來說，選擇更昂貴、像素更大、光學(xué)要求更低的相機可能會有好處，從而降低整個系統(tǒng)的成本。