知識課堂 如何保證工業相機工作的精準與穩定？ 機器視覺鏡頭 ...

遠心鏡頭的缺點：成本高，尺寸大，重量重。

遠心鏡頭的應用：度量衡方面，基於CCD方面的測量，微晶學。

當檢查物體遇到以下 ... 首頁>科技>act視覺系統設計2021-02-1916:35 知識課堂▏如何保證工業相機工作的精準與穩定？機器視覺鏡頭基礎知識知多少？ 無論是在影象測量或者機器視覺應用中，相機引數的標定都是非常關鍵的環節，其標定結果的精度及演算法的穩定性直接影響相機工作產生結果的準確與穩定。

什麼是相機標定？ 在影象測量過程以及機器視覺應用中，為確定空間物體表面某點的三維幾何位置與其在影象中對應點之間的相互關係，必須建立相機成像的幾何模型，這些幾何模型引數就是相機引數。

在大多數條件下這些引數必須透過實驗與計算才能得到，這個求解引數的過程就稱之為相機標定。

經典的針孔相機模型 小孔成像的實驗大家都很熟悉，如上圖，依據這個實驗也可以抽象出一個經典的針孔相機模型，如下圖： 相機標定常用到四種座標系，分別為： 1）畫素座標系（u，v）：描述物體成像後的像點在數字影象上（相片）的座標，單位為個（畫素數目）。

2）成像平面座標系（x，y）：描述成像過程中物體從相機座標系到影象座標系的投影透射關係，單位為m。

3）相機座標系（xc，yc,zc）：原點落在相機上的三維座標系，單位為m。

4）世界座標系（xw，yw,zw）：使用者定義的三維世界的座標系，為了描述目標物在真實世界裡的位置而被引入，單位為m。

上文中小孔成像實驗的成像過程可以描述為一點透過針孔相機模型的示意圖（如圖A）。

為了在數學上更方便描述，我們將相機座標系和影象座標系位置對調，變成圖B所示的佈置方式： 圖A 圖B 經過一系列推導，我們就可以得到一個結果轉化公式： 透鏡的畸變 透鏡的畸變主要分為徑向畸變和切向畸變： 徑向畸變就是沿著透鏡半徑方向分佈的畸變，產生原因是光線在遠離透鏡中心的地方比靠近中心的地方更加彎曲，徑向畸變主要包括桶形畸變和枕形畸變兩種。

以下分別是枕形和桶形畸變示意圖。

切向畸變是由於透鏡本身與影象平面不平行而產生的，這種情況多是由於透鏡被貼上到鏡頭模組上的安裝偏差導致。

常用的相機標定方法 常用的相機標定方法有：傳統相機標定法、主動視覺相機標定方法、相機自標定法。

1）傳統相機標定法 傳統相機標定法需要使用尺寸已知的標定物，透過建立標定物上座標已知的點與其影象點之間的對應，利用一定的演算法獲得相機模型的內外引數。

根據標定物的不同可分為三維標定物和平面型標定物。

傳統相機標定法在標定過程中始終需要標定物，且標定物的製作精度會影響標定結果。

2）主動視覺相機標定法 基於主動視覺的相機標定法是指已知相機的某些運動資訊對相機進行標定。

該方法不需要標定物，但需要控制相機做某些特殊運動，利用這種運動的特殊性可以計算出相機內部引數。

基於主動視覺的相機標定法的優點是演算法簡單，往往能夠獲得線性解，故魯棒性較高，缺點是系統的成本高、實驗裝置昂貴、實驗條件要求高，而且不適合於運動引數未知或無法控制的場合。

3）相機自標定法 相機自標定演算法主要是利用場景中的一些平行或者正交的資訊。

其中空間平行線在相機影象平面上的交點被稱為消失點，它是射影幾何中一個非常重要的特徵，所以很多學者研究了基於消失點的相機自標定方法。

自標定方法靈活性強，可對相機進行線上定標。

但由於它是基於絕對二次曲線或曲面的方法，其演算法魯棒性差。

視覺鏡頭基礎知識 為什麼需要鏡頭？ 肉眼結構： 鏡頭相當於充當晶狀體這一環節，簡而言之，鏡頭主要的作用就是聚光。

為什麼要聚光？比如說在大晴天用放大鏡生火，你會發現Sunny透過放大鏡聚集到一點上，也就是說，想透過一塊小面積的晶片去承載這麼一片區域就不得不使用鏡頭聚焦。

鏡頭內部結構 焦距 焦距是從鏡頭的中心點到膠平面上所形成的清晰影像之間的距離。

焦距的大小決定著視角的大小，焦距數值小，視角大，所觀察的範圍也大；焦距數值大，視角小，觀察範圍小。

根據焦距能否調節，可分為定焦鏡頭和變焦鏡頭兩大類。

成像的條件：焦距1/10FOV直徑）； 2、需要檢測不在同一平面的物體時； 3、當不清楚物體到鏡頭的距離究竟是多少時； 4、當需要檢測帶孔徑、三維的物體時； 5、當需要低畸變、影象效果亮度幾乎完全一致時； 6、當缺陷只在同一方向平行照明下才能檢測到時。

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