CCD也有兩種：全幀(fullframe)的和隔行(interline)的。這兩（liǎng）種CCD的性（xìng）能區別非（fēi）常大。總的來說，全幀的（de）CCD性能最（zuì）好。其次是隔行的CCD。CMOS的綜合（hé）性能最（zuì）差。fullframeCCD最突出的優勢是分辨率和動態範圍。最弱的地方就是貴，耗電。CMOS最差的地方是分辨率，動態範圍和噪聲。優勢就是（shì）便宜，省電。interlineCCD比CMOS強的地方在於噪聲。總的來說，兩種CCD的顏色還原都比CMOS強。

現在一般的消（xiāo）費級數碼相機，在宣傳上都不說是FullframeCCD還是InterlineCCD。當然多數都是後者。專業級的數碼相（xiàng）機，肯定是前者。所（suǒ）以，FullframeCCD和InterlineCCD間的區別，都存在於專業級數碼（mǎ）相機和消費級機之間。當然，專（zhuān）業級數（shù）碼相機彩（cǎi）用的大麵積CCD帶來的好（hǎo）處更突出。

光學鏡頭基礎知識

光學鏡頭是機（jī）器視覺係統中必不（bú）可少的部件,直接影響成（chéng）像質量（liàng）的優（yōu）劣，影響算法的實現和效果（guǒ）。另外爭取選折合適的鏡頭，降低機器視覺係（xì）統成本，才是產業興旺（wàng）發達的唯一出路。光學鏡頭規格繁多，有時不免頭暈。光學鏡頭從焦距上可分為短焦鏡（jìng）頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭；從視場大（dà）小（xiǎo）分（fèn）有廣角、標準，遠攝鏡頭；結構上分（fèn）有固定光圈定焦鏡頭（tóu），手動（dòng）光圈定焦鏡（jìng）頭，自動（dòng）光圈定焦鏡頭，手動變焦（jiāo）鏡頭、自動變焦鏡頭，自動光圈電動變焦鏡頭（tóu），電動三可變（biàn）（光圈、焦距（jù）、聚焦均可變）鏡（jìng）頭等。根據我（wǒ）們使用（yòng）的經驗，俄（é）羅斯的光學鏡頭很便宜。

結構（gòu）上分

1固定光圈定（dìng）焦（jiāo）鏡頭

簡（jiǎn）單。鏡頭隻有一個可以手動調整的對焦調整環，左右旋轉該環可使成像在（zài）CCD靶麵上的圖像最清晰。沒（méi）有（yǒu）光圈調整環，光圈（quān）不能調整，進入鏡頭的光通量不能通過改變鏡頭因素（sù）而改變（biàn），隻能（néng）通過改變視場的光照度來調整。結構（gòu）簡單，價格便宜。

2手動（dòng）光圈定焦（jiāo）鏡頭

手動光圈定焦鏡頭比固定光圈定焦鏡頭增（zēng）加了光圈調整環，光圈範圍一般從F1.2或F1.4

到全關閉，能（néng）方便地（dì）適應被被攝現（xiàn）場地（dì）光（guāng）照度（dù），光圈調整是通過手（shǒu）動人為進行的。光照度比較均勻，價格較便宜。

3自動光圈定焦鏡頭

在（zài）手動光圈定焦鏡（jìng）頭（tóu）的光圈（quān）調整環上增（zēng）加一個齒輪合傳動的微型電機（jī），並從驅（qū）動電路引出

3或4芯屏蔽線，接（jiē）到攝像機自動光（guāng）圈接口座上（shàng）。當進入鏡頭的光通量變化時，攝像機

CCD靶麵產生的電荷發生相應的變化，從而使（shǐ）視頻信號電平發生變化，產生一個控製信號，傳給自動光圈鏡頭（tóu），從而使鏡（jìng）頭內的電機做相應的正向或反向轉（zhuǎn）動，完成調整大小的任務。

4手動光（guāng）圈變焦鏡頭

焦距可變的，有一個焦距（jù）調整環，可以（yǐ）在一定範圍內（nèi）調整鏡（jìng）頭的焦距，其可變比（bǐ）一般為

2～3倍，焦距一般為3.6~8mm。實際應用中，可通過手動調節鏡頭的變焦環，可以方便地選（xuǎn）擇被監視地市（shì）場的市場角。但是當攝像機（jī）安裝位置固（gù）定下以後，在（zài）頻繁地手動調（diào）整變焦是很不方便的。因此，工程完工後，手動變焦鏡頭的焦（jiāo）距一般很少調整。僅起定焦鏡頭的作用。

5自動光圈電（diàn）動變（biàn）焦鏡頭

與自動光圈定焦鏡（jìng）頭（tóu）相比增加了兩個微型電機，其中一個電機（jī）與鏡頭的變焦環合，當其轉

動時可以控製鏡頭的焦距；另一電機與鏡頭的對焦環合（hé），當其受控（kòng）轉動時可完成鏡頭的對焦。但是（shì），由於（yú）增加了兩個電機且鏡片組數增多，鏡頭的體積（jī）也相應增大。

6電動三（sān）可變鏡頭

與自動光圈電動變焦鏡頭相比，隻是將對光圈調整電機的（de）控製由自動控製改為由控製器來手動控（kòng）製。

場合上分：

按視場大小分為：小視場鏡頭，普通鏡頭（約50度左右（yòu）），廣角鏡頭和特廣角鏡頭（100－120度）

1標準（zhǔn）鏡頭：視角約50度，也是人單眼（yǎn）在頭和眼不轉動（dòng）的（de）情況下所能看到的視（shì）角，所以

又稱為標準鏡頭。5mm相機的標準鏡頭的（de）焦距多為40mm，50mm或55mm。120相機的（de）標準鏡頭焦距多為80mm或75mm。CCD芯（xīn）片越大則標準鏡頭的焦距越長（zhǎng）。

２、廣角鏡頭（tóu）：視角90度以上，適用於拍攝距（jù）離近且範（fàn）圍大的景物，又（yòu）能刻意（yì）誇大前景（jǐng）

表現強（qiáng）烈遠近感即透視。35mm相機的典型廣角（jiǎo）鏡頭是焦距28mm，視角為72度。120相機的50，40mm的鏡頭便相（xiàng）當於35mm相機的（de）35，28mm的鏡頭．

３、長焦距鏡頭（tóu）：適於拍攝（shè）距離遠的景物，景深小容易使（shǐ）背景模（mó）糊主體突（tū）出，但體積笨重

且對動態主體對焦不易。35mm相機長焦距鏡頭通常分為三級，135mm以下稱中焦距，135－500mm稱長焦距，500mm120相機的150mm的鏡頭相當於35mm相機的105mm鏡頭。由於長焦距的鏡（jìng）頭過於笨（bèn）重，所以有望遠鏡頭的設計，即在鏡頭後麵加（jiā）一負透鏡，把鏡頭的主平麵前移，便可用較短的鏡體獲得鏡體獲得（dé）長焦距的（de）效果。

４、反射式（shì）望遠鏡（jìng）頭：是另一（yī）種超望遠鏡頭的設計，利用反（fǎn）射鏡麵來構成影像，但因設計

的關（guān）係無法裝設光圈，僅能以快門來調整曝光。

５、微距鏡頭（marcolens）：除作極近距離的微距攝影（yǐng）外，也可（kě）遠（yuǎn）攝。

接口類型來分

1C型鏡頭

法（fǎ）蘭焦距是安裝法蘭（lán）到入射鏡頭的平行光的匯聚點之間的距離。法蘭焦距為17.526mm或（huò）0.690in。安裝羅紋為：直徑1in，32牙.in。鏡頭可（kě）以用在長度為0.512in(13mm)以內（nèi）的線陣傳感器。但是，由於幾何變形和市場角特性，必須鑒別短焦（jiāo）鏡（jìng）頭是（shì）否合用。如焦距（jù）為12.6mm的鏡頭不應該用長度大於6.5mm的線陣。如果利用法蘭焦距（jù）尺寸確定了（le）鏡頭到列陣的距離（lí），則對於（yú）物方放大倍數小於20倍時需增加鏡頭接圈。接（jiē）圈加在鏡頭後麵，以增加鏡頭到像的距離，以為多數鏡頭的聚焦範圍位（wèi）5－10％。鏡頭接長距離為焦距/物方放大倍（bèi）數。

2CS型鏡頭

Witha5mmadapterring,aClenscanbeusedonaCS-mountcamera.

3U型鏡頭

一種可變焦（jiāo）距的鏡頭，其法蘭焦（jiāo）距為47.526mm或1.7913in，安裝羅紋為M42×1。主要設計作35mm照片應用（如國產和進口的（de）各種135相機鏡頭），可用於任何長（zhǎng）度小於1.25in(38.1mm)的列陣。建議不要（yào）用短（duǎn）焦距鏡頭。442mm鏡頭、3L型鏡頭

固定焦距（jù）寬視場鏡頭，最初設計作照（zhào）相放大作用（如國產各種放（fàng）大機鏡頭），且在2.25in(63.5mm)視場內具有良好的特（tè）性。法蘭焦距是具體鏡頭（tóu）的函數。安裝螺紋為M39×1.0。可用於長度為1.25in(35.1)以內的列陣（zhèn），且不受限製。

4特殊鏡頭（tóu）

如顯微放大係統。要特別注意（yì）CS和（hé）C的（de）差別，不同類型的camera和不同（tóng）類型的Len連接時，要定製轉接環。國外很貴，一個約$50,不如自己加工。光學鏡頭的主（zhǔ）要參數和（hé）評價（jià）

主要參數有焦距，視場，物距，光圈，快（kuài）門等。

對於鏡頭最完善的評價莫過於（yú）MTF（ModulationTransferFunction）。但是由於像差（標定的原因），鏡頭的每個範圍都有一個（gè）MTF值。這些範圍指的是：

1）近軸部分，

2）離軸部分，

3）當（dāng）光學係統存在（zài）不對稱畸變（biàn）時，上述兩部分在不同（tóng）方向上的子（zǐ）部分。每個部分對於不同的輻射能量波長範圍，都有各自相應的MTF值。MTF是評價成像係統的最常（cháng）用、最優的指標，也是指導機器視（shì）覺（jiào）係統集（jí）成的最（zuì）優指標。

光圈常識（shí）

照相（xiàng）機（jī）的鏡頭有一個控製透光量的裝置，就叫光圈．光圈開的（de）大，透光量便大；開的小（xiǎo），透光量便小．但隻靠光圈還不能完全描述作用於軟片（piàn）上的光線強度，鏡頭（tóu）與軟片間（jiān）的距離也有關係，也就是和鏡頭的焦距有關係．焦距小光圈離軟片較近，光線的作用便較（jiào）強．有一個名詞－－光圈係數，光圈係數是將鏡頭焦距除以（yǐ）光圈的直徑所（suǒ）得的值，用（yòng）ｆ表示．例如有甲乙（yǐ）丙三鏡頭，甲鏡頭的焦距為５０ｍｍ，最大光圈直（zhí）徑為２５ｍｍ，則光圈係數是５０／２５＝２，我們說它是ｆ２的鏡頭；乙鏡頭的焦距為３５ｍｍ，最大光圈直（zhí）徑為１７．５ｍｍ，光（guāng）圈係數是３５／１７．５＝２，我們也說它是ｆ２的（de）鏡頭；丙鏡頭的焦距為１００ｍｍ，最大（dà）光（guāng）圈直徑為２５ｍｍ，則光圈係（xì）數是１００／２５＝４，我們說它是ｆ４的鏡頭．乙（yǐ）鏡頭的（de）孔洞比甲鏡頭小，但光（guāng）圈係數相同，於是透光到軟片上的強（qiáng）度是一樣；甲丙鏡頭的孔洞一樣大，但光圈（quān）係（xì）數不同，於是透光到軟片上的強度是不一樣的（de）．所有相機鏡頭（tóu）的光圈都已標（biāo）準化，就是f1,f1.4,f2,f2.8,f4,f5.6,f8,f11,f16,f22,f32等．

光圈的功能有二：

1.控製光量的透入：光線透過鏡頭射到軟片的強度是和光圈係數平方成反比，也（yě）就是相鄰兩級的光圈作（zuò）用於軟片上的光線強度有兩倍的關係．ｆ２是ｆ２．８的２倍，ｆ２．８是ｆ４的２倍．

2.調節景深：所（suǒ）謂的景深，就是鏡頭對焦處前後所能成（chéng）像清晰的範（fàn）圍，它鏡頭焦距，光（guāng）圈，及被攝（shè）景物主體的距離有關，鏡頭焦（jiāo）距越短，光圈越小（xiǎo），被攝物的距離，景深越大清晰的範圍越大，反之亦然．所以就（jiù）光圈來講，小光（guāng）圈景深（shēn）大，清晰細密的表出遠（yuǎn）近的明銳感；大光圈景深小，則可使主體突出，表現主體以外前後主題（tí）的模糊感．值（zhí）得一提的是，若要前後景物都清晰，應使用小光圈，但以小到能涵蓋希（xī）望的景深（shēn）即可（kě），不必過小，過小便會受到繞射的影響，反而降低其解像力！

快門常識

相機的快門是控製曝（pù）光時間長短的機關，快門經常處於關（guān）閉狀態，已防裝在相機內的底片露光，攝影時將（jiāng）它一開一閉，讓（ràng）透過鏡頭的影像光線（xiàn）作用於（yú）軟片上。早期的座架式相機沒有快門裝置。僅備一鏡頭蓋套在鏡（jìng）頭上，取景對焦時取下鏡頭蓋（gài），套上鏡頭蓋再裝感光片，攝影（yǐng）時將鏡（jìng）頭蓋掀開一刹那（nà）時間遂即蓋上。現在快（kuài）門已進步到由機械或電子操縱開啟時間。快門的功能有二分述如下：

１．開啟時間的長短來控製透入光量的多寡。假若被攝體的（de）明（míng）度和鏡頭的（de）光圈不變，快門開啟時間長，作用於（yú）軟片的光量多，快門開啟時間短，作用於軟片的光量少。快門開啟（qǐ）時（shí）間的長短叫做快門速（sù）度（Shutterspeed)。為（wéi）便於調整曝光，鏡頭快門相機的鏡頭上裝有快門（mén）速度調整環，焦（jiāo）麵快門相機（較普遍）的機（jī）身上裝有快門速度調整環。在快（kuài）門（mén）速度調整環上，將快門速度分為若（ruò）幹級。為配合光圈（quān）調整曝光，每相鄰兩級的快門速度也是二與一之比。所有各種相機的快門速度分級都以標準化（huà），即4,2,1,1/2,1/4,1/8,1/15,1/30,1/60,1/125,1/250,1/500,1/1000,1/2000,1/4000,B,T。快於一秒的快門速度的刻（kè）度隻用2,4,8...等分母數字表示，分別（bié）代表1/2,1/4,1/8.....，一秒及慢（màn）於一秒的用不同顏（yán）色數字標示。B為Bubble的縮寫，代表按下快（kuài）門鈕時快門便開（kāi）啟，放鬆便關閉。T是Time的縮寫，代表按下快門（mén）鈕時（shí）快門便（biàn）開（kāi）啟，再按一次才關閉。

２．配合光圈曝光（guāng）：攝影曝光正確，才能產生層次豐富細節清晰的照片。曝光要正確，必須按照（zhào）軟（ruǎn）片速度與光圈強弱，將（jiāng）快門速度和光圈適當配合。控（kòng）製鏡頭進光量，需要由鏡頭的所謂"孔徑（jìng）光闌"(Diaphragm)來控製。孔徑（jìng）光闌都是（shì）位於鏡頭內部，通常由多片可活動的金屬葉片（piàn）(稱為光闌葉片)組成，可（kě）以使中間形成的(近似)圓孔變大或者縮小，以達到控（kòng）製通過（guò）光量大小的目的。

我們用"孔徑"來描述鏡（jìng）頭的通光能力，而孔徑受到光闌的控製。

對於不同的鏡頭而言，光闌的位置不同，焦距不同，入射瞳直徑也不相同，用孔徑來（lái）描述鏡頭的通光能力，無法實現（xiàn）不同鏡頭（tóu）的比較（jiào）。為了方便在實際攝影（yǐng）中計算曝光量和用統一的標準來衡量不同（tóng）鏡頭的孔徑光闌（lán）實際作用，采（cǎi）用了"相對孔徑"的概念（niàn）。

相對孔徑（jìng）=[鏡頭焦（jiāo）距]/[入射瞳直徑]=f/d比如某（mǒu）個鏡頭的焦（jiāo）距為（wéi）50mm，入射瞳直徑為25mm，那麽該鏡頭的相對孔徑就是50/25=2。通常表（biǎo）示相（xiàng）對孔徑的辦法是在相對孔（kǒng）徑前麵加入[f/]，比如f/1.4、f/2、f/2.8等，也有用1:2來表示f/2的。通常鏡（jìng）頭標記上用類似1:2的方式更多些。在實際使用中，很少使用"相對（duì）孔徑"的稱呼，通常都是用"光（guāng）圈（quān）係數（shù）(f-Stops)"來稱呼，簡稱"光圈"或者"f-係數"。在（zài）鏡頭的標記上，通常都是標記鏡頭（tóu）的最大光圈係數，如（rú）圖（tú）所示：

現在標記鏡頭的相對孔徑都是用了一係列標準化的數值：

可以看到：每一（yī）個數值都與相鄰數值有（yǒu）一個的關係，表明後一個數值的通光量為前麵一個的一半，前一個數值的通光量是後麵一個的兩倍。因為根據圓麵積（jī）的計算公式，鏡頭通過的光量與f係（xì）數的平方成反比。比如：f/5.6的通光量是f/4的（de）一半；是f/8的兩倍。

對於一個理想透鏡而言：遠處的物體可以（yǐ）近似地看成時位於無限遠處。

該無限遠處的物體上任何一點發出（chū）的到達（dá）理想透鏡（jìng）的光線，可以看成是（shì）平（píng）行光。

所謂"光軸"就是一條垂直穿過（guò）理想透鏡（jìng）中心的光線（xiàn）。與光軸平（píng）行（háng）的光線射入凸透鏡時，理（lǐ）想的凸鏡應該是所有的光線會聚（jù）在（zài）透鏡後麵一點上，這個會聚所有光線的一點，就叫做焦點（diǎn）。例如使用放大鏡將太陽光（guāng）聚光後，形成（chéng）最小點的就是焦點。焦（jiāo）點一定在（zài）光軸上。

在光學術語上，以透鏡為界：

被攝物體（tǐ）所在的空間稱為（wéi）"物方空間"；

被攝物體所發出的光穿越透鏡在透鏡後麵形成的像所在（zài）的空間稱為"像方（fāng）空間"；

在（zài）像方空間所形成的焦點稱為"像方焦點"或（huò）"後焦點"；

反之，從像方開始（shǐ），投射出與光軸平行的光線（xiàn），並在（zài）透鏡物體空間所形（xíng）成的焦點，稱為"物方焦點"或"前（qián）焦點"。

注意：對於凹透鏡（jìng）而言，物方焦點與像方焦點的位置與凸透鏡相反

主點(Principalpoint)：

一個透鏡得軸向厚度與其直徑（jìng）、物距、像距以及焦距（jù）相比顯（xiǎn）得很小，就可以（yǐ）認為該（gāi）透鏡（jìng）是薄透鏡。一片（piàn）薄的雙凸透鏡的焦點距離，一般指鏡片（piàn）的中心到焦點為止（zhǐ）的光軸上的距離，這個鏡片的中心叫做"主點"。實際的鏡頭（tóu）都是由（yóu）數片凸透鏡和凹透鏡組合而成，無法直接（jiē）分（fèn）辨（biàn）出主點的位置（zhì）。當焦點處（chù）於無限遠時，鏡頭主點到結像平麵的距離=焦距

對於某種畫幅而言，標準鏡頭的焦距值約等於畫幅對角線長度（dù），其（qí）主點的位（wèi）置在鏡頭的光學組內前主點/後主（zhǔ）點（diǎn）(frontprincipalpoint/rearprincipalpoint)如下圖所示（shì），假設從a射入的光線，折射之（zhī）後通過n和n'致到達了b。對於光軸而（ér）言（yán），a-n與n'-b之間產生相（xiàng）似的

角度，因此，在光軸上可以得出h、h'兩（liǎng）個交點。這兩個交點h和h'就叫做（zuò）主點，其中h為前主（zhǔ）點(第一主（zhǔ）點)，h'為後（hòu）主點(第二主點)。前主點與後主點之間（jiān）的距離稱為（wéi）主點間隔。