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工业镜头的评测

作者:康耐德智能 浏览:121 发表时间:2020-08-24 11:33:14 来源:网络资源

工业镜头和其他镜头(如单反镜头、行车记录仪镜头、手机镜头)在使用、性能、设计、和生产等方面都是有差异的。所以要知道在评测工业镜头的性能时,我们了解评的指标专业精密的镜头测试仪器可以对一支镜头给出几十页的报告,价格也非常昂贵。作为镜头使用者而非生产者,只用一些简单的工具加算法也能实现镜头评测。


分辨率

分辨率是[工业镜头]重要参数,描述镜头能看清多少细节。镜头可以看成是一个低通滤波器。信息经过镜头后,带有细节的高频信息会丢失。


测试镜头分辨率,我们需要一个分辨率板。USAF1951可以读取镜头能分辨细小的线宽,我们就可以准确的读出镜头的物方分辨率。物方分辨率跟工作距离远近有关,可以换算成像方分辨率。星标板比USAF1951更加直观,但是不能读数。


一定要把视野中心调至清晰,再分别读取中心和四角的读数。注意下,不同的镜头对比测试时,要保证光圈和工作距离的一致。测试分辨率至少要测中心和四角5个点,好的镜头四角成像差异不大。对FA镜头来说中心成像肯定优于边缘。



两款同样规格不同生产厂商的镜头

一个镜头有明显的场曲即中心和周边不同步


畸变

光学上以放大倍率的不准确性的定义畸变,即物象空间的坐标不是线性对应的。一般离视野中心越远放大倍率变化越大。 


但是由于光学畸变不容易准确测量,我们又创造了一个新的定义:TV畸变=H/H 



Halcon等图像处理软件在标定畸变时用光学畸变。软件测量畸变大部分用TV畸变。同一支工业镜头,光学畸变的值要大于TV畸变。用软件Imatest测试畸变是快速准确的。如果没有条件购买Imatest,可以根据光学畸变的定义写个程序。读取物空间坐标,找出和理论坐标的差异,再除以到中心点的距离,就知道了一个点的畸变值。但光学畸变是非线性的,尤其是混合畸变,可能出现中心枕形边缘桶形畸变。所以要尽可能多的采集点,拟合畸变曲线。



Imatest测试畸变


三个不同工业镜头的畸变曲线


较为简单的办法就是用棋盘格标定板直接肉眼看,甚至用尺子放在视野边缘看弯曲程度。



相对照度


人们常忽视图像中心和边缘的亮度差,这在识别边缘时非常重要,过大的亮度差会导致中心和边缘图像提取特征不稳定。


测试工业镜头相对照度非常简单,找一块较大的亮度均匀的面光源,先想办法验证光源的亮度均匀性。对光源拍照,取中心和边缘区域平均灰度值的差值,再除以中心区域灰度值,就得到了镜头的相对照度。图像的亮度是从中心到周边逐步变暗的,各方向没有差别,所以只要对一个角取值。相对照度是会随着工作距离变化,一般工作距离越近,相对照度越高。光圈越小,亮度越均匀,相对照度越高。



相对照度曲线


对比度

对比度是经常被忽略的重要参数,人们常混淆了对比度和分辨率这两概念。对比度对应MTF图中的低频区域,分辨率对应高频区域。拍摄分辨率板,在较粗线条的边缘拉一条线,读取黑到白的连续灰度值,再由以下公式计算。



如图,ABC分别是三个镜头的MTF曲线。镜头BA对比度好,但分辨率差。



在手机面板的检测应用中,镜头的对比度比分辨率更加重要。因为不良点和正常点常常只有个位数的灰度值差异,对比度低的镜头很难将不良点找到。



杂光

工业镜头比起安防、单反和车载镜头,对杂光的要求不高。这是因为大部分机器视觉应用打光较均匀,环境稳定,强光直射入镜头的情况比较少。杂光问题比较难解决,不良现象种类多,不同的环境光下,工业镜头的不良现象会不同。用一个强光手电筒,可以简单测试镜头抗杂光能力。如果在项目中遇到杂光,请试着调整光源角度,或者安装偏振片。实在不行就需要更换镜头。


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