CCD也（yě）有（yǒu）兩種：全（quán）幀(fullframe)的和隔行（háng）(interline)的。這兩種CCD的性能區別（bié）非常大。總的來說，全（quán）幀（zhēn）的CCD性能最好。其次是隔（gé）行的CCD。CMOS的綜合性能最差。fullframeCCD最突出的優勢是分（fèn）辨率（lǜ）和動態範圍。最弱（ruò）的地方就是貴（guì），耗電。CMOS最差的地（dì）方是分（fèn）辨率，動態範圍（wéi）和噪（zào）聲。優勢（shì）就是便宜，省電。interlineCCD比CMOS強的地方在於噪聲。總的來（lái）說，兩種CCD的顏色還原都比CMOS強。

現在一般的消費（fèi）級數碼相（xiàng）機，在宣傳上都不說是FullframeCCD還是InterlineCCD。當然（rán）多數都（dōu）是後（hòu）者。專業級的數碼相機（jī），肯定是前者。所以，FullframeCCD和InterlineCCD間的區別，都存在於專業級數碼相機和消費級機之（zhī）間。當然，專業級數碼相機彩用（yòng）的（de）大麵積CCD帶來的（de）好（hǎo）處更突出（chū）。

光學鏡頭（tóu）基礎（chǔ）知識（shí）

光（guāng）學鏡頭（tóu）是機器視覺係統中必不可少的部（bù）件,直接影響成像（xiàng）質量的優劣，影（yǐng）響算法的（de）實現和效果。另外（wài）爭取選折合適的鏡頭，降低機器視覺係統成本（běn），才是（shì）產業興旺發達的唯一出路。光學鏡頭規格繁多，有時不免頭暈。光學鏡頭從（cóng）焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭；從視場大小分有廣角、標準，遠攝鏡頭；結構上分有固定光圈定焦鏡頭，手動光圈定焦鏡（jìng）頭（tóu），自動光圈定（dìng）焦鏡頭，手動變焦（jiāo）鏡頭、自動變焦鏡頭，自動光圈（quān）電（diàn）動變（biàn）焦鏡頭（tóu），電動三可變（光（guāng）圈、焦距、聚焦均可變）鏡頭等。根據我們使用的經驗，俄羅斯的光（guāng）學鏡頭很便（biàn）宜。

結構上分

1固定光圈定焦鏡（jìng）頭

簡單。鏡（jìng）頭（tóu）隻有一個可以手動調整的對焦調整環，左右旋轉該環可（kě）使成像在CCD靶麵上的圖像最（zuì）清晰。沒有光圈調整環，光圈（quān）不能調（diào）整，進入鏡頭的光通量不能通過改（gǎi）變鏡頭因素（sù）而（ér）改變，隻能通過改變視場的光照（zhào）度來調整（zhěng）。結構簡單，價格便宜。

2手（shǒu）動光（guāng）圈定焦鏡頭

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

到全關閉，能方便地適應被被攝現場地光照度，光（guāng）圈調整是（shì）通過手（shǒu）動人為進行的。光照度（dù）比較均勻，價格較便宜。

3自動光圈定焦鏡頭（tóu）

在手動光圈定焦鏡頭的（de）光圈調（diào）整環上增加一個齒（chǐ）輪合傳動的微型電機，並從驅動電路引出

3或4芯屏蔽線，接到攝像機自動光圈接口座上。當進入鏡頭的光通量變化時，攝像機

CCD靶麵（miàn）產生（shēng）的（de）電荷發生相應的變化，從而使視頻信號電平發生變（biàn）化，產生一（yī）個控製信號，傳給自動光圈鏡（jìng）頭，從而使鏡頭內的電機做相（xiàng）應的正（zhèng）向或（huò）反向轉（zhuǎn）動，完（wán）成調（diào）整大小的任務。

4手動光圈變（biàn）焦鏡頭

焦距可變的，有一個焦距調整環，可以在一定範圍內調整鏡頭的焦距，其可（kě）變（biàn）比一般為（wéi）

2～3倍，焦距一般為3.6~8mm。實際應用中，可通過手動調（diào）節鏡頭的變焦環，可以（yǐ）方便地（dì）選擇（zé）被監視地市場的市場（chǎng）角。但（dàn）是當攝像機安裝位（wèi）置固定（dìng）下（xià）以後（hòu），在頻繁地手動調整變（biàn）焦是很不方（fāng）便的。因此，工程完（wán）工後，手動變焦鏡（jìng）頭的焦（jiāo）距（jù）一般很少調整。僅起定（dìng）焦（jiāo）鏡頭的作用。

5自動光圈（quān）電動變焦鏡頭（tóu）

與自（zì）動光圈（quān）定焦鏡頭相比增加了兩個（gè）微型電機，其中一個電機與鏡頭的變焦環合，當其轉

動時可以控（kòng）製（zhì）鏡頭的焦距；另一電機與鏡（jìng）頭的對（duì）焦（jiāo）環合，當其受控轉動時可（kě）完成鏡頭的對焦。但是，由於增（zēng）加（jiā）了兩個電機且（qiě）鏡片組數增多，鏡頭的體積也相應增大。

6電動三可變鏡頭

與（yǔ）自動光圈電動變焦鏡頭相比，隻是將對光圈調整電機的控製由自動控製（zhì）改為（wéi）由控製器來手動控製。

場合上分：

按視場大（dà）小分為：小（xiǎo）視場鏡頭，普通鏡（jìng）頭（約50度左右），廣角鏡頭和特廣角鏡頭（tóu）（100－120度）

1標準鏡頭：視角約（yuē）50度，也是人單（dān）眼在頭和眼不轉動的情況（kuàng）下所能看到的視角，所以

又稱為標準鏡（jìng）頭。5mm相機的標準鏡頭的焦距多為40mm，50mm或55mm。120相機的標準鏡頭（tóu）焦距多為（wéi）80mm或75mm。CCD芯片越大則標準鏡頭的焦距越（yuè）長。

２、廣角鏡頭：視角（jiǎo）90度以上，適用於拍攝距離近且範圍大的景物，又能刻意誇大前景

表（biǎo）現（xiàn）強烈遠近感即透視。35mm相機的（de）典型廣（guǎng）角鏡頭是焦（jiāo）距28mm，視角為72度。120相機的50，40mm的鏡頭便相當於35mm相機的35，28mm的鏡頭（tóu）．

３、長焦距鏡頭：適於拍攝距離遠的（de）景物，景深小容易使背景模糊主體突出，但體積（jī）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（chēng）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。由於長焦距的鏡頭過於笨重，所以有望遠鏡頭的設（shè）計，即在鏡頭後麵加一負透鏡（jìng），把鏡頭的主平麵前移，便（biàn）可用較短的鏡體獲得（dé）鏡體獲（huò）得（dé）長（zhǎng）焦距的效果。

４、反射式望遠鏡頭：是另一種超望（wàng）遠鏡頭的設計，利（lì）用反（fǎn）射鏡麵來構成影像，但因設計

的關係無法裝設光圈（quān），僅能以快門來調整曝光。

５、微距鏡頭（marcolens）：除作極近距離的微（wēi）距（jù）攝影外，也可遠攝。

接口類型來分

1C型鏡頭

法（fǎ）蘭焦距是安裝法（fǎ）蘭到入射（shè）鏡頭的平（píng）行光的匯聚點之間的距離。法（fǎ）蘭焦（jiāo）距為17.526mm或0.690in。安裝羅紋為：直徑（jìng）1in，32牙.in。鏡頭可以用在長度（dù）為0.512in(13mm)以內的線陣傳感器。但是，由於幾何變形和市場角特性，必須鑒別短焦鏡頭（tóu）是否合用。如焦距（jù）為12.6mm的（de）鏡頭（tóu）不應該用長度大於6.5mm的線陣。如（rú）果利用法蘭焦距尺寸確定了鏡頭到（dào）列陣（zhèn）的距離，則對於物方（fāng）放大倍數小於20倍時需增加鏡頭接圈。接圈加（jiā）在鏡頭後麵，以增加鏡頭到像的距離，以為多數（shù）鏡頭的聚焦（jiāo）範圍位5－10％。鏡頭接長距離為焦距/物方放大倍數。

2CS型鏡頭

Witha5mmadapterring,aClenscanbeusedonaCS-mountcamera.

3U型鏡頭

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

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

4特殊鏡頭

如顯微放大係統。要（yào）特別注意CS和C的差別，不同類型的camera和不同類（lèi）型的Len連接時，要定製（zhì）轉接環。國外很貴，一個約$50,不如自己（jǐ）加（jiā）工。光學鏡頭的（de）主要參數和評價

主要參數有焦距（jù），視場，物距，光圈，快門等。

對於鏡頭（tóu）最完善的評價莫過（guò）於（yú）MTF（ModulationTransferFunction）。但（dàn）是由於像差（標定的原（yuán）因），鏡頭的每個範圍都有一個MTF值。這些範圍指的是：

1）近軸部分，

2）離軸部分，

3）當光學係統存（cún）在不對稱畸變時，上述兩（liǎng）部分在不同方向上的子部分。每個部分對於不同的（de）輻射能量波長範（fàn）圍，都有各自相應的（de）MTF值。MTF是評價成像係統的最常用、最優的指標，也是指導機（jī）器視覺係統集成的最優指（zhǐ）標。

光圈常識

照相機的鏡頭有一個控製透光量的裝置，就叫（jiào）光圈．光圈開的大，透光量便大；開的小，透光量便小．但隻靠光（guāng）圈還不能完全描述作用於軟片上的光線強度，鏡頭與軟片間的距離也有關係（xì），也就是和（hé）鏡（jìng）頭的焦距有（yǒu）關係．焦距小光圈離軟片較近，光線（xiàn）的作用便較強．有一個名詞－－光圈係數，光圈係數（shù）是將鏡頭焦距除以光圈的直徑所得的值，用ｆ表示．例如有甲乙丙三鏡頭，甲鏡頭的焦距為５０ｍｍ，最大光圈直徑為２５ｍｍ，則（zé）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，最大光圈直徑為１７．５ｍｍ，光圈係數是３５／１７．５＝２，我們也說它是ｆ２的鏡頭；丙鏡頭的焦距為１００ｍｍ，最大光圈直徑為２５ｍｍ，則光圈係數（shù）是（shì）１００／２５＝４，我（wǒ）們說它是（shì）ｆ４的鏡頭．乙鏡頭的孔洞比甲鏡（jìng）頭小，但光圈係數相同（tóng），於是透光到軟片上的強度是一樣；甲丙鏡（jìng）頭（tóu）的（de）孔洞一（yī）樣大，但光圈係數不同，於是透光到軟片上的強度是不一樣的．所有相機鏡頭的（de）光圈都已標準化，就是f1,f1.4,f2,f2.8,f4,f5.6,f8,f11,f16,f22,f32等．

光圈的功（gōng）能有二：

1.控製光量的透入：光（guāng）線透過鏡頭射到軟片的強度是和光（guāng）圈係數（shù）平方成反比，也（yě）就是相（xiàng）鄰（lín）兩級（jí）的光圈作用於（yú）軟片上的光線強度有兩倍的關係．ｆ２是ｆ２．８的（de）２倍，ｆ２．８是ｆ４的２倍．

2.調節景深：所謂的景深，就是鏡（jìng）頭對焦處前後所能成像清晰的範圍，它鏡（jìng）頭焦距，光圈，及被攝景物主（zhǔ）體（tǐ）的距離有（yǒu）關，鏡頭焦距越短，光圈越小，被攝物的距離，景深越大清晰的範（fàn）圍越大（dà），反（fǎn）之亦然．所以就光圈來講，小光圈景深大，清晰細密的表出遠近的明銳感；大光（guāng）圈景深小，則可使主體突出，表現主體以外前後主題的模糊感．值得一提的是，若要前後景物都清晰，應使用小光圈，但以小到能涵蓋希望的景深即可，不必過小，過小便會受到繞射的影響，反而降低其解（jiě）像力！

快門常識

相機的快門是控製曝光時間長短的機關，快門（mén）經常處於關閉狀態，已防裝在相（xiàng）機內的底片露光，攝影時將它一開一閉，讓透過鏡頭的影（yǐng）像光線作用於軟片上。早期的座架式相（xiàng）機沒（méi）有快門裝置。僅備一（yī）鏡頭蓋套在鏡頭上，取景對焦時取下鏡頭蓋，套上（shàng）鏡頭蓋再裝感光片，攝影時將鏡頭蓋（gài）掀開一刹那時間遂即蓋上。現在快門（mén）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（rú）下：

１．開啟（qǐ）時間的長短來控（kòng）製透入光量的多寡。假若被（bèi）攝（shè）體的明度和鏡頭的光圈不變，快門開啟時間長，作用於軟片的光量（liàng）多，快門開（kāi）啟時間短，作用（yòng）於軟片的光量少。快門開（kāi）啟時間的長短叫做快門速度（Shutterspeed)。為便於調整曝光，鏡（jìng）頭快門相機的（de）鏡頭上裝有快（kuài）門速度調整環，焦麵快門相機（較普（pǔ）遍）的機身上裝有快門速度調整（zhěng）環。在快門速度調整環上，將快門速（sù）度（dù）分為若幹級。為配合光圈調整曝光，每相鄰兩級的快門速度也是二與一之（zhī）比。所有各（gè）種相機的快門速度分級都以標準化，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（dù）的刻度隻用2,4,8...等分母數字表示，分別代表1/2,1/4,1/8.....，一秒（miǎo）及慢於一秒的用不同顏（yán）色數字（zì）標（biāo）示。B為（wéi）Bubble的縮寫，代（dài）表按下快門鈕時快門便（biàn）開啟，放（fàng）鬆便關閉。T是Time的縮寫，代表按下快門鈕時快門便開啟，再按一次才關閉。

２．配合光圈曝光：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，必須按照軟片速度與光圈強弱，將快門（mén）速度和光圈適當配合（hé）。控製鏡頭進光（guāng）量，需要（yào）由鏡頭的所謂"孔徑光闌"(Diaphragm)來控製。孔徑光闌都是位於鏡頭（tóu）內部（bù），通常由多片可活動的金屬葉片(稱為光闌葉片)組（zǔ）成，可以使中間（jiān）形成的(近似)圓孔變（biàn）大或者縮小，以達到控製通（tōng）過光量大（dà）小的目的。

我們用（yòng）"孔徑"來描述鏡頭的通光能力，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（tóng），用孔徑來描述鏡頭的通光能力，無法實現不同鏡頭的比較（jiào）。為（wéi）了方便在實際攝影中計算曝光量（liàng）和用統一的標準來衡量（liàng）不同鏡頭的孔徑光闌實際作用，采用了"相對孔（kǒng）徑"的概（gài）念。

相對孔（kǒng）徑=[鏡頭焦距]/[入射瞳直（zhí）徑]=f/d比（bǐ）如某個鏡頭的焦距為50mm，入射瞳直徑為25mm，那麽該鏡（jìng）頭的相對孔徑就是50/25=2。通常表示相對孔徑的辦法（fǎ）是在相對孔徑前麵加入[f/]，比如f/1.4、f/2、f/2.8等，也有用1:2來表示f/2的。通（tōng）常鏡頭標記上用類似1:2的方式更多些。在實際使用中，很少（shǎo）使用（yòng）"相對孔（kǒng）徑"的稱（chēng）呼，通常都是用"光圈係數(f-Stops)"來稱呼，簡稱"光圈"或（huò）者"f-係數"。在鏡頭的標記上，通常都是標記鏡頭的最大光圈係數，如圖所示：

現在標記鏡頭（tóu）的（de）相對孔徑（jìng）都是用了（le）一係列標準化的數值：

可以看到：每一個數值（zhí）都與相鄰數值有一個（gè）的關係（xì），表明後（hòu）一個數值的通光量為前麵一個的一半，前一個（gè）數值的通光量是後（hòu）麵一個的兩倍。因為根據圓麵（miàn）積的計算公式，鏡頭通過的光量與f係數的平方成反比。比如：f/5.6的通光（guāng）量是f/4的一半；是f/8的兩倍。

對（duì）於一個（gè）理想透鏡而言：遠（yuǎn）處的物體（tǐ）可以（yǐ）近似地看成（chéng）時位於（yú）無限遠處。

該無限遠處的物體上任何一點發出的到（dào）達理想透鏡的光線（xiàn），可以看成是平行光。

所謂（wèi）"光軸"就是一條垂直穿過（guò）理想透鏡中心（xīn）的光線（xiàn）。與光軸平行的光（guāng）線射入凸透鏡時，理想的（de）凸鏡應（yīng）該是所有的光線（xiàn）會聚在透鏡後麵一點上（shàng），這個會聚所有光線的一點，就叫做焦點。例如使用放大（dà）鏡將太陽光聚光後，形成最小點的就是焦點。焦點一定在光軸上。

在光學術（shù）語上，以透鏡為界：

被攝物（wù）體所在的空（kōng）間稱為"物方空間"；

被（bèi）攝物體所發出的（de）光穿越（yuè）透鏡（jìng）在透鏡後麵形成的像所（suǒ）在的空間稱為"像方空間"；

在像方空間所形（xíng）成的焦點稱為"像方（fāng）焦點"或"後焦點"；

反之，從像方開始，投射出與光軸平行的光線，並在透鏡物體空間所形成的焦點，稱為"物方焦點"或"前焦點（diǎn）"。

注意：對（duì）於凹透鏡而（ér）言，物方焦點與像（xiàng）方焦點的位置與（yǔ）凸透鏡相反

主點(Principalpoint)：

一個透鏡得軸向厚度與其直徑、物距、像距以及焦距相比顯（xiǎn）得很小，就可以認為該透鏡是薄透鏡。一片薄的雙凸透鏡的焦點距離，一般指鏡片的中（zhōng）心到焦點為止的光軸上（shàng）的距離，這個鏡片的中心叫做（zuò）"主點（diǎn）"。實（shí）際的鏡頭都是由數片凸透鏡和凹（āo）透鏡組合而成，無法直接（jiē）分辨出主點的位置。當焦點處於無限遠時，鏡頭主點到結像平麵的距離=焦距

對於某種畫（huà）幅而言，標準鏡頭的焦距值約等（děng）於畫幅對角線長度，其主（zhǔ）點（diǎn）的（de）位置在鏡頭的光學組內前主點/後主點（diǎn）(frontprincipalpoint/rearprincipalpoint)如下圖所示，假（jiǎ）設從a射（shè）入的光線，折射之後通過n和n'致到達了b。對於光軸而言，a-n與n'-b之間產生相似的

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