Для любителей фотографии или специалистов в области машинного зрения объектив похож на человеческий глаз.МТФ - часто оставляет людей ослепленнымиЭти параметры не просто холодные числа, они коллективно определяют, что вы в конечном итоге видите на картинке.Эта статья поможет вам понять основные параметры оптических линз и раскрыть секреты качества изображения.

1Основные три элемента: фокусное расстояние, диафрагма и глубина поля

1. Фокальное расстояние
Фокальное расстояние, обычно обозначаемое f, является наиболее фундаментальной идентификацией объектива.это расстояние (в миллиметрах) от оптического центра объектива до очаговой плоскостиНо с практической точки зрения фокусное расстояние определяет два ключевых эффекта: угол обзора и увеличение.

Краткое фокусное расстояние (широкоугольное): небольшое числовое значение (например, 16 мм), большой угол обзора, способный вместить более широкую сцену, но отдаленные объекты кажутся меньшими.Подходит для съемки пейзажей или внутренних помещений с ограниченным пространством.

Длинное фокусное расстояние (телефото): с большим значением (например, 200 мм) и узким углом обзора, это похоже на телескоп, который может увеличивать и уменьшать объекты на расстоянии.Пригодные для съемки спортивных событий или дикой природы.

Следует отметить, что размер датчика будет влиять на фактический угол обзора.угол обзора будет сужать из-за датчика, захватывающего только центральную часть изображения, что эквивалентно умножению фокусного расстояния на 1,5 раза (эквивалентное фокусное расстояние).

2Апертура.
Апертура - это отверстие внутри линзы, используемое для контроля количества света, входящего.4, F2.8, F5.6Здесь есть противоречащее интуиции правило: чем меньше значение F, тем больше диафрагма.
Светлый поток: чем меньше значение F, тем больше света поступает, что дает ему преимущество при съемке в условиях низкого освещения и позволяет увеличить скорость затвора, чтобы предотвратить дрожь рук.
Последовательность коэффициента диафрагмы: стандартная последовательность значений F (например, 1.4Два, два.8Четыре, пять.6...имеет разницу в два раза от количества входящего света для каждых двух соседних уровней, потому что количество света, проходящего через него, обратно пропорционально квадрату значения F.

3. Глубина поля
Когда вы фокусируетесь на объекте, диапазон четкого изображения спереди и позади объекта составляет глубину поля -1-3.которые также являются мощными инструментами для фотографов для создания размытых эффектов:
Апертура: чем больше диафрагма (чем меньше значение F), тем мельче глубина поля (чем более выраженное размытие фона); чем меньше диафрагма (более большое значение F),чем глубже глубина поля (чистые передние и задние сцены).
Фокусное расстояние: чем больше фокусное расстояние, тем мельче глубина поля; чем короче фокусное расстояние, тем глубже глубина поля.
Расстояние съемки: чем ближе объектив к объекту, тем мельче глубина поля.

2Поле зрения и искажение: угол поля зрения и искажение

4Угол поля зрения
Угол поля зрения относится к углу диапазона сцены, который объектив может охватывать на -6 градусов. Он пропорционален фокусному расстоянию и прямо пропорционален размеру датчика.
В машинном зрении горизонтальный угол поля обзора (ω H) можно рассчитать с помощью размера датчика (h) и фокусного расстояния (f): ω H=2 tan −1 (h/2f) -6.если вы хотите увидеть больший диапазон на том же расстоянии, вам нужно меньшее фокусное расстояние или больший датчик.
5Извращение.
Извращение относится к степени искажения изображения, которое не влияет на четкость, но только влияет на форму.
Извращение ствола: изображение напоминает надутый шар, расширяющийся наружу, и прямую линию, изгибающуюся наружу.
Извращение подушки: изображение напоминает четыре угла подушки, уменьшающиеся внутрь и прямые линии, изгибающиеся внутрь.
Высокоточные системы измерений должны использовать линзы с низким искажением, в противном случае требуется калибровка программным обеспечением.

3Основные показатели качества изображения: разрешение и МТФ

6. Резолюция
В области линз разрешение относится к способности линзы различать детали объекта, измеряемой в "парьях линий на миллиметр" (lp/mm),что означает, сколько черно-белых линий можно отличить на миллиметровое расстояние.
Разрешение объектива должно соответствовать размеру пикселей камеры. Если разрешение объектива слишком низкое, даже если пиксели камеры высокие, он не может отображать детали.Согласно теореме выборки Найквиста, размер линии объектива должен быть примерно в 2 раза больше размера пикселя.

7. Кривая МТФ
MTF (Modulation Transfer Function) является наиболее научным и всеобъемлющим инструментом для оценки качества визуализации линз.Это не похоже на одно значение разрешения, которое только описывает окончательное разрешение, но отражает способность линзы передавать контрасты.
Горизонтальная ось: расстояние от центра изображения (высота изображения).
Вертикальная ось: Способность восстановления контраста (1 для идеального восстановления, 0 для полной потери).
Техника интерпретации: чем выше кривая, тем лучше контраст и разрешение объектива; чем плоско кривая, тем лучше согласованность между центром и краями экрана.

4Это не просто фотографирование.

В области профессиональной фотографии или машинного зрения также существуют некоторые параметры, которые имеют решающее значение:
8Заднее фокусное расстояние и расстояние к фланцу
Заднее фокусное расстояние относится к расстоянию от поверхности последней линзы линзы до фокусной точки, которая равна -1. При замене линзы или использовании кольца адаптераважно обратить внимание на то, соответствует ли расстояние фланца (расстояние от плоскости крепления до очаговой точки)Например, при установке объектива с интерфейсом C (с расстоянием фланца 17,526 мм) на камеру с интерфейсом CS необходимо установить пласт.

9Главный угол освещения.
Главный угол луча (CRA) относится к углу между основным лучем, излучаемым линзой, и оптической осью, которая являетсяДля того, чтобы обеспечить, что свет может быть беспрепятственно принят "холодно" датчиков пикселей, CRA объектива должна быть меньше или равна CRA камеры, в противном случае на краях изображения будет отбрасываться цвет или темнеть (т. е. феномен цветного затенения).

10Телескопическая линза
В обычном объективе, чем ближе объект к объективу, тем больше изображение.Телецентрическая линза разработана со специальным оптическим путем, чтобы гарантировать, что увеличение изображения остается постоянным в пределах определенного диапазона расстояния от объекта, тем самым исключая параллакс и делая его предпочтительным выбором для высокоточных измерений.