CCD也有兩種：全幀(fullframe)的和（hé）隔行(interline)的。這兩種CCD的性能區別非常（cháng）大。總的來說，全幀的CCD性能最好。其次（cì）是隔行的CCD。CMOS的綜合性能最差。fullframeCCD最突出的優勢（shì）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（biàn）率，動態範圍和噪聲。優勢就是便宜，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。

現在一般的消費級（jí）數碼相機，在宣傳上都不說是FullframeCCD還是InterlineCCD。當然多數都是後者。專業級的數碼相機，肯定是前者。所以，FullframeCCD和InterlineCCD間的區別，都存在（zài）於專業級數碼相機和消費（fèi）級機之間。當然，專業級數碼相機彩（cǎi）用的大麵積CCD帶來（lái）的好處更突（tū）出。

光學鏡頭基礎知（zhī）識

光學鏡頭是機器視覺係統中（zhōng）必不可（kě）少（shǎo）的部件,直（zhí）接影響成像質量的優劣，影響算法的實（shí）現（xiàn）和效果。另外爭取選折合適的鏡頭，降低機器（qì）視覺係統成本，才是產（chǎn）業興旺發達的唯一出路。光學（xué）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頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭；從視場（chǎng）大小分有廣角、標準，遠攝鏡頭；結構（gòu）上分有固定光圈定焦鏡頭，手動（dòng）光圈定焦鏡頭，自動光圈定焦鏡頭，手（shǒu）動變焦鏡頭、自（zì）動變焦鏡頭，自動光圈電動（dòng）變焦鏡頭，電（diàn）動三可變（光圈、焦距、聚焦均可（kě）變）鏡（jìng）頭等。根據我們使用的經驗，俄（é）羅斯的光學鏡頭很便宜。

結（jié）構（gòu）上分

1固定光圈定焦鏡（jìng）頭

簡單。鏡頭隻有（yǒu）一個可以手動調整的對焦調整環，左（zuǒ）右旋轉該（gāi）環可使成像（xiàng）在CCD靶麵上（shàng）的圖像（xiàng）最清晰。沒有（yǒu）光圈（quān）調（diào）整環，光圈不能調整（zhěng），進入鏡頭的光通量不（bú）能通過改變鏡頭因素而（ér）改變，隻能通過改變視場（chǎng）的光照度來調整。結構簡單，價格便宜。

2手動光圈定焦鏡頭

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

到全關閉，能方便地適（shì）應被被攝現場地光照（zhào）度，光圈調整是（shì）通過手動人為進行的。光照度比較均勻，價格較便（biàn）宜（yí）。

3自動光圈定（dìng）焦鏡頭

在手動光圈定（dìng）焦鏡頭的光圈（quān）調整環上增加一個齒輪合傳動的（de）微型（xíng）電（diàn）機，並從驅動電路引出

3或4芯屏蔽線，接到攝像機自動（dòng）光圈接口座上。當（dāng）進入鏡頭的光通量變（biàn）化（huà）時，攝像機

CCD靶麵產生的電荷發（fā）生相應的變化，從而（ér）使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，從而使鏡（jìng）頭內的電機做相應的正（zhèng）向或反向轉動，完成調整大小的任務。

4手動光圈變焦鏡頭（tóu）

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，其可變比（bǐ）一般為

2～3倍，焦距一般為3.6~8mm。實際應用中，可通（tōng）過手動調節鏡頭的變焦環，可以方便地選擇被監視地市場的市場角。但是當攝（shè）像機安（ān）裝位置（zhì）固定下以後，在頻繁地手動調整變（biàn）焦是（shì）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自動光圈電動變焦（jiāo）鏡（jìng）頭

與自動光圈定焦鏡頭相比增加了兩（liǎng）個微型電機，其中一個電機與鏡頭的（de）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（tóu）的對焦（jiāo）環合，當其受控轉動時可完成鏡頭（tóu）的對焦。但是，由於增加了兩（liǎng）個電機且鏡片組數增多，鏡頭的體積也（yě）相應（yīng）增大（dà）。

6電動三可（kě）變鏡頭

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

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），廣角鏡頭和特廣角鏡頭（100－120度）

1標準鏡頭：視角約（yuē）50度，也是人單眼在頭和（hé）眼不轉動的（de）情況下（xià）所（suǒ）能（néng）看到的（de）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（xiàng）機的（de）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（jù）越長（zhǎng）。

２、廣角鏡頭：視角90度以上，適（shì）用（yòng）於拍攝距離近且範（fàn）圍大的景物（wù），又能刻意誇大（dà）前（qián）景

表現強烈遠近感即透視。35mm相（xiàng）機的典型廣（guǎng）角鏡頭是焦距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．

３、長焦距鏡頭：適於拍攝距離遠的景物，景深小容易（yì）使背景模糊主體突出，但體積笨（bèn）重

且對動態（tài）主體對焦不易。35mm相機長焦（jiāo）距鏡頭通常分為（wéi）三級，135mm以下稱中（zhōng）焦距，135－500mm稱長焦距（jù），500mm120相（xiàng）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（guò）於笨重，所以有望遠（yuǎn）鏡頭的（de）設計（jì），即在鏡（jìng）頭後麵加一負透鏡，把鏡頭（tóu）的主平麵前（qián）移，便可用較短的鏡體獲得鏡體獲得長焦距的（de）效果。

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

的關係無法裝（zhuāng）設光圈，僅能以快門來調整（zhěng）曝（pù）光。

５、微距鏡頭（marcolens）：除作極近距離的微距攝影外，也可遠攝。

接口類型來分

1C型鏡頭

法蘭焦距是安裝法蘭（lán）到入射鏡頭的平行光的匯聚點（diǎn）之間的距離。法蘭焦距為17.526mm或0.690in。安裝羅紋為：直徑1in，32牙.in。鏡頭可以用在長度為0.512in(13mm)以內的線陣（zhèn）傳感器。但（dàn）是，由於幾何變形和市場（chǎng）角特性，必須鑒別（bié）短焦鏡頭是否合用。如焦距為12.6mm的鏡頭不應該用長度大於6.5mm的（de）線陣。如果利用法蘭焦距尺寸確（què）定了鏡頭到列陣的距離（lí），則（zé）對於物方放大倍數（shù）小於20倍時需增加鏡頭接圈。接圈（quān）加在鏡頭後（hòu）麵，以增加鏡頭到像的距離，以為多數鏡頭的（de）聚焦範（fàn）圍位5－10％。鏡頭接長（zhǎng）距離為焦距/物方放大（dà）倍數。

2CS型鏡頭

Witha5mmadapterring,aClenscanbeusedonaCS-mountcamera.

3U型鏡頭

一種（zhǒng）可變焦距的鏡頭，其法蘭焦距為47.526mm或1.7913in，安裝（zhuāng）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（jī）鏡頭），可用於任何長度小於1.25in(38.1mm)的列陣。建議不要用短（duǎn）焦距鏡頭（tóu）。442mm鏡頭、3L型鏡頭

固定焦距寬視場鏡（jìng）頭（tóu），最初設計作照相放大作用（如國產各種（zhǒng）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（shì）具體鏡頭的函數。安裝螺（luó）紋為M39×1.0。可用於長（zhǎng）度為1.25in(35.1)以內的列陣，且不受限製。

4特殊鏡頭

如顯微放大係統。要特別注意CS和C的差別，不同類型的camera和不同類型的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（xué）鏡頭的主要參數和評價

主要參數有焦距，視場，物距，光圈，快門等。

對於鏡頭最完善（shàn）的評價莫過於MTF（ModulationTransferFunction）。但是由於像差（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）當光學係統存在不對稱畸變時，上述兩部分在不同方（fāng）向上的子部分。每個（gè）部分對於不同的輻（fú）射能量波（bō）長範圍，都有各自相（xiàng）應的MTF值。MTF是評價成像係統的最常用（yòng）、最優的指標（biāo），也是指導（dǎo）機器視覺係統集成的最優指標（biāo）。

光圈常識

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

光圈的功能有二：

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

2.調節景深：所謂的景深，就是鏡頭對（duì）焦處（chù）前後所能成像（xiàng）清晰的範圍，它鏡頭焦距，光圈，及被攝景（jǐng）物主體的距（jù）離（lí）有關，鏡頭焦距越短，光圈越小，被攝物（wù）的距離，景深越大（dà）清晰的範圍越大，反之亦然．所以就光圈來講，小光圈景深大，清晰（xī）細密的表出遠（yuǎn）近的明銳感；大光圈景深小，則（zé）可使主體突出，表現主體以外（wài）前後主題（tí）的（de）模糊（hú）感．值得一提的是，若要前後景物都清晰，應使（shǐ）用小光圈（quān），但以小到能涵蓋希望的景深即可（kě），不必過小，過小便會受到繞射的影響，反（fǎn）而降低其解像力！

快門（mén）常識

相機的快門是控製曝光時間長短的機關（guān），快門經常處於關閉狀（zhuàng）態，已防（fáng）裝在（zài）相機內的底片露光（guāng），攝影時將它一開一閉，讓透過鏡頭的影像光線作用於軟片上。早期的座架（jià）式相機沒有快門裝置。僅備一鏡頭蓋套在鏡頭上，取（qǔ）景對（duì）焦時取下鏡頭（tóu）蓋，套上鏡（jìng）頭蓋再裝感光片，攝影時將鏡頭蓋掀開一刹那（nà）時間（jiān）遂即蓋上。現在快門已進步到由機械或（huò）電子操縱開啟（qǐ）時（shí）間。快（kuài）門的（de）功能有二分述如下：

１．開（kāi）啟時間（jiān）的長短來控製透入光量的多寡。假若被攝體的明度和鏡頭的光圈不變，快門開啟（qǐ）時間（jiān）長，作用於軟片的（de）光量多，快門開啟時間短，作用於軟片的光量少。快門開啟時間（jiān）的長短叫做（zuò）快門速度（Shutterspeed)。為便於調整曝光，鏡頭快門相機的鏡頭上裝有快門速度調整環，焦麵快門相機（較普遍）的（de）機身上（shàng）裝有快門速（sù）度調整（zhěng）環。在快門速度調整環（huán）上，將快門速度分為若幹級。為配合光圈調整曝光，每相鄰（lín）兩級的（de）快（kuài）門速度也是二（èr）與一之比。所有各種相（xiàng）機（jī）的快門速度分級都以（yǐ）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.....，一秒及慢（màn）於一秒的用不（bú）同顏色數字標示。B為Bubble的縮（suō）寫，代表按下快門鈕時快門便開啟，放鬆便關閉。T是Time的縮寫（xiě），代表按下（xià）快門鈕時快門便開啟，再按（àn）一次才關閉。

２．配合光圈曝光：攝影曝光正確，才能產（chǎn）生層次（cì）豐富細節清晰的照片。曝光要正確，必須按（àn）照軟片速度與光圈（quān）強弱（ruò），將快門速度和（hé）光圈（quān）適當配合。控（kòng）製鏡頭進光量，需要由鏡（jìng）頭的（de）所謂"孔徑光闌"(Diaphragm)來控製。孔徑光（guāng）闌都是位於鏡頭內（nèi）部，通（tōng）常由多片可活動的金屬葉片(稱為光闌葉片)組成，可以使中間形成的(近似)圓孔（kǒng）變大或者縮小，以達（dá）到（dào）控製通過光量大小的目的。

我們用"孔徑"來描述鏡頭的通光能力，而孔徑受到光闌的控製（zhì）。

對於不同的鏡頭而言，光闌的（de）位置不同，焦距不同，入射瞳直（zhí）徑也（yě）不相同，用（yòng）孔徑來描述鏡頭的通（tōng）光能力，無法實現不（bú）同鏡（jìng）頭的比較。為了方便在實際攝影中計算曝光量和用統一（yī）的標準來衡量（liàng）不同鏡頭的孔徑（jìng）光闌實際作（zuò）用，采用了"相對孔徑"的概念。

相對孔徑（jìng）=[鏡頭焦（jiāo）距]/[入射瞳直（zhí）徑]=f/d比如某個鏡頭的焦（jiāo）距為50mm，入射瞳直（zhí）徑為25mm，那麽該鏡頭的相對孔徑就是50/25=2。通常表示相對孔徑的辦法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（de）。通常鏡頭標（biāo）記（jì）上用類似1:2的方式更多些。在實際使用中，很少使用"相對孔徑"的稱呼，通常都是（shì）用"光圈係數(f-Stops)"來稱呼，簡（jiǎn）稱"光（guāng）圈"或者"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（suǒ）示：

現在標記鏡頭的相對孔徑都是用了一係列標準化的（de）數值（zhí）：

可以看到（dào）：每一個數值都與相（xiàng）鄰數值有一個的關係，表明後一個數值的通光量為前麵一個的一半，前一個數值（zhí）的通光量是後麵一個的（de）兩（liǎng）倍（bèi）。因為根據圓麵積的計算公式，鏡頭通過的光量與f係數的平（píng）方（fāng）成反比（bǐ）。比如：f/5.6的通（tōng）光（guāng）量是f/4的一半；是f/8的（de）兩倍。

對於一個理（lǐ）想透鏡而（ér）言：遠處的物體可（kě）以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的到達理想透（tòu）鏡的（de）光線，可以看成（chéng）是（shì）平行光。

所謂"光（guāng）軸"就是一（yī）條垂直穿過理（lǐ）想透鏡中心的光線。與光軸平行的光線射入凸透鏡時（shí），理想的凸鏡應該是所有的光線會聚在透（tòu）鏡後麵一點上，這個會聚所有光（guāng）線的一點，就叫做（zuò）焦點。例如使用放大鏡將太（tài）陽（yáng）光聚光後，形成最小點的就是焦點。焦點一（yī）定（dìng）在光軸上。

在光學術（shù）語上，以透鏡為（wéi）界：

被攝物體所在的（de）空間稱為"物方空間"；

被攝物體所發（fā）出的光穿越透鏡在透鏡後（hòu）麵形成的像所在的空間稱為"像方空（kōng）間"；

在像方空間所形成的（de）焦點稱為"像方焦點（diǎn）"或"後焦（jiāo）點"；

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

注意：對於凹透鏡而（ér）言，物方焦（jiāo）點與像方焦點的（de）位置與凸透鏡相反

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得很小，就可以認（rèn）為該透鏡是薄透鏡。一片薄的雙凸透鏡（jìng）的（de）焦點距離，一般指鏡片的中心到焦（jiāo）點為止的光軸上的距離，這個鏡片的（de）中心叫做"主點"。實際的（de）鏡頭都是由數（shù）片凸透（tòu）鏡和凹透（tòu）鏡組合而成，無法直接分辨出主點（diǎn）的位置。當焦（jiāo）點（diǎn）處於無限遠時，鏡頭主點到結像平麵的距離（lí）=焦距

對於某種畫幅而言，標準鏡（jìng）頭的焦距值約等於畫幅對角線長（zhǎng）度，其主點的位置在鏡頭的光學組內前主點/後主點(frontprincipalpoint/rearprincipalpoint)如下圖所示，假設從a射入的光線，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（chǎn）生相似的

角度，因此，在光軸上可（kě）以得出h、h'兩個（gè）交點。這兩個交點h和h'就叫做主點，其中h為前（qián）主點(第一主點)，h'為後主點(第二主點)。前主點與後主點之間（jiān）的距離稱為主點（diǎn）間隔。