機(jī)器視覺系統(tǒng)非常復(fù)雜。即使在最簡單的系統(tǒng)中，硬件和軟件也會協(xié)同工作以產(chǎn)生結(jié)果。盡管有許多重要組件，但其中一個很突出：鏡頭。

如果沒有光學(xué)科學(xué)的幫助，今天的精確機(jī)器視覺應(yīng)用將是不可能的。自從望遠(yuǎn)鏡和窺鏡出現(xiàn)以來，光學(xué)科學(xué)一直在不知疲倦地前進(jìn)，現(xiàn)在支持高端電子成像。

鏡頭至關(guān)重要，因?yàn)樗�捕獲的數(shù)據(jù)最終將由軟件重新處理。它可以定位圖像特征、保持焦點(diǎn)并最大化對比度。

鏡頭選擇需要考慮的因素主要如下：

視野：視野是鏡頭成像的物體區(qū)域。FOV 應(yīng)涵蓋系統(tǒng)必須檢查的所有特征。在涉及測量和對齊的應(yīng)用中，視場以固定幾何形狀呈現(xiàn)圖像，該幾何形狀已校準(zhǔn)到對象的位置。

工作距離：鏡頭到物體的距離。

景深：景深是可以完全聚焦的最大物體深度。它還決定了在保持可接受的焦距水平的同時可以改變多少工作距離。

傳感器尺寸：傳感器尺寸決定了傳感器的有效面積。這通常在水平維度上測量。傳感器尺寸和視野之間的比率是主要放大倍率。通常，傳感器越大，圖像越好。

分辨率：分辨率詳細(xì)描述了視覺系統(tǒng)再現(xiàn)物體的能力。較小的傳感器無法區(qū)分物體的精細(xì)細(xì)節(jié)。即使是大型、復(fù)雜的傳感器也必須使用適當(dāng)?shù)目s放和分離水平來區(qū)分物體。

對比和過濾

對比度是圖像的白色和黑色部分之間的強(qiáng)度分離。兩者之間的差異越大，對比度越高。即使在傳感器、位置和焦距都不變的情況下，正確的鏡頭也可以增強(qiáng)對比度。

增加對比度的一種方法是濾色。許多基本的傳感器和鏡頭可能非常適合特定的工業(yè)應(yīng)用，但僅顯示顏色之間的細(xì)微差別。添加適當(dāng)顏色的濾鏡（例如，主要為這些顏色的對象使用紅色或綠色）可以提高對比度并補(bǔ)償環(huán)境照明變化。

衍射和失真

也稱為鏡頭模糊，衍射會降低高空間頻率的對比度，從而降低圖像質(zhì)量。理想和真實(shí)鏡頭行為之間的鴻溝稱為像差。失真是一種特殊的像差，會導(dǎo)致整個圖像的放大倍率不同。一些視覺系統(tǒng)可以用軟件彌補(bǔ)這個問題。

為了盡可能開發(fā)出最好的系統(tǒng)，機(jī)器視覺工程師應(yīng)該保持光學(xué)方面的工作知識。