当前位置：首页 > news >正文

相机、镜头参数详解以及相关计算公式

news 2025/7/3 3:37:33

一、工业相机参数

1、分辨率

相机每次采集图像的像素点数，也是指这个相机总共有多少个感光晶片。在采集图像时，相机的分辨率对检测精度有很大的影响，在对同样打的视场成像时，分辨率越高，对细节的展示越明显。

相机像素 = 水平分辨率 * 垂直分辨率

芯片尺寸 = 水平像素尺寸 * 水平分辨率

感光芯片尺寸=分辨率∗像元尺寸

分辨率( Pixel ) = 相机视野( mm ) / 像素精度( mm / Pixel )

2、精度

精度指一个像素表示实际物体的大小，用（um*um）/pixel表示。注意，像元尺寸并不等于精度，像元尺寸是相机机械构造时固定的，而精度与相机视野有关，是变化的。精度值越小，精度越高。

单个像素对应的大小 = 视野宽 / 宽度分辨率 = 视野高 / 高度分辨率

镜头倍率 = 芯片尺寸 / 实际所需视野

像素精度 = 像素尺寸 / 镜头倍率

像素精度 = 相机视野 / 相机分辨率

3、帧率/行频

帧率：fps帧率，对应面阵相机，表示每秒能够拍摄的图片张数。

行频：16kHz行频，对应线阵相机，表示每秒能够扫描的行数。最大图像分辨率为分辨率*行频（例2048x16k）；

帧率和行频体现相机的最大工作效率，与曝光共同决定成像图片的明暗，帧率和行频很高且曝光低，则图片很暗；帧率和行频很低且曝光高，则图片很亮。

4、像元尺寸

像元尺寸指芯片像元阵列上每个像元的实际物理尺寸，例如3.75umx3.75um 等。像元尺寸从某种程度上反映了芯片的对光的响应能力，像元尺寸越大，能够接收到的光子数量越多，在同样的光照条件和曝光时间内产生的电荷数量越多。对于弱光成像而言，像元尺寸是芯片灵敏度的一种表征。像元尺寸和像元数（分辨率）共同决定了相机靶面的大小，通常工业相机像元尺寸为2μm~14μm。

像元尺寸（宽） = 传感器尺寸（宽） / 分辨率（宽）

像元尺寸（高） = 传感器尺寸（高） / 分辨率（高）

5、曝光时间

曝光时间时为了将光投射到照相感光材料的感光面上，快门所要打开的时间。曝光时间和实际的帧率成反比，也就是曝光时间越长，实际的采集帧率会越低，一般为3um-10ms。

曝光时间 = 像元尺寸 / 像的运动速度 = 像素精度 / 物体的运动速度

放大倍率 = CCD感光尺寸 / 视场FOV = 焦距 / 工作距离

相机的飞拍曝光数值计算

案例1：物体的运动速度是150mm/s，沿着芯片的水平方向运动，相机是1/2芯片(6.4mm*4.8mm)，视场水平方向长度是20mm,像元尺寸是4.65um，计算成像时不产生拖影的曝光时间。

        首先计算出像的运动速度

        放大倍数 = CCD感光尺寸 / 视场FOV = 6.4mm / 20mm = 0.32，

        像的运动速度 = 放大倍率 * 物体的运动速度 = 0.32 * 150mm/s = 48mm/s，

        曝光时间 = 像元尺寸 / 像的运动速度 = 4.65um / 48mm/s = 0.000097s = 97us，

        最后曝光时间设置为100us即可。

案例2：玻璃转盘设备，使用的相机是GMAX3265(6500万相机，相机的像元尺寸是3.2μm*3.2μm)，0.52倍率的圆心镜头，转盘3600脉冲转一圈，软件设定的运行速度180脉冲/s，玻璃转盘的盘子直径500mm

        计算公式1：

        转盘转一圈的时间 = 一圈的脉冲 / 运行速度 = 3600 / 180 = 20秒；

        物体的运动速度 = 转盘的盘子直径 * 3.14 / 转盘转一圈的时间 = 500 * 3.14 / 20 = 78.5mm/s

        像的运动速度 = 放大倍率 * 物体的运动速度 = 78.5 * 0.52 = 40.82mm/s

        曝光时间 = 像元尺寸 / 像的运动速度 = 3.2 / 40.82 = 78.39us

        最后曝光时间设置为80us

        计算公式2：

        转盘转一圈的时间 = 一圈的脉冲 / 运行速度 = 3600 / 180 = 20秒；

        物体的运动速度 = 转盘的盘子直径 * 3.14 / 转盘转一圈的时间 = 500 * 3.14 / 20 = 78.5mm/s

        像素精度 = 像元尺寸 / 镜头的倍率 = 3.2 / 0.52 = 6.153846um

        曝光时间 = 像素精度 / 物体的运动速度 = 6.153846 / 78.5 = 78.39us

6、靶面尺寸（传感器尺寸）

图像传感器的感光部分的大小，通常指的是图像传感器的对角线长度，在同样镜头情况下，靶面越大，视场越大，靶面越小，视场越小。传感器（CCD/CMOS）尺寸的表示方法大惑不解，因为像1/1.8英寸、2/3英寸之类的尺寸，既不是任何一条边的尺寸，也不是其对角线尺寸，看着这样的尺寸，往往难以形成具体尺寸大小的概念。

传感器类型	宽度（mm)	高度（mm）	对角线（mm）
1/3''	4.800	3.600	6.000
1/2.5''	5.760	4.290	7.182
1'	12.700	9.600	16.000
2/3''	8.800	6.600	11.000
1/2''	6.400	4.800	8.000
4/3''	18.800	13.500	22.500

CCD尺寸一般用英寸来表示，靶面尺寸就是CCD尺寸

靶面尺寸 = 对角线尺寸

靶面面积 = 传感器宽度 * 传感器高度

二、镜头参数

1、焦距

与光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的镜头应该是所有的光线聚集在一点后，再以锥状扩散开来，这个聚集所有光线的点叫做焦点。对于单个透镜来说，焦距是指从光心到焦点的距离，如图一；对于多个透镜组成的镜头组来说，焦距是指像方主平面到焦点的距离，如图二。

焦距 = （工作距离 * 相机传感器短边尺寸）/ 物体宽度

或焦距 = 工作距离 * 放大倍率

焦距、像距、物距之间的关系：

（1 / 物距）+ （1 / 像距）= （1 / 焦距）

2、光圈

光圈是一个用来控制光线透过镜头进入机身内感光面光量的装置，在拍摄高速运动物体时，由于曝光时间短，需要使用大光圈。

光圈大小一般用F表示，以镜头焦距f和通光孔径直径D的比值来衡量，当光圈物理孔径不变时，镜头中心与感光器件距离越远，F值越大，光圈越小；反之，F值越小，光圈越大。

一般通过调整通光孔径大小来调节光圈，完整的光圈数值系列如下：F1，F1.4，F2，F2.8，F4，F5.6，F8，F11，F16，F22，F32，F44，F64。

光圈系数F = 焦距f / 通光孔径D $F = \frac{f}{D}$

3、分辨率

图像系统可以测到的受检验物体上的最小可分辨特征尺寸，多数情况下，视野越小，分辨率越好

4、工作距离

工作距离指的是镜头的最下端到景物之间的距离。一般的镜头是可以看到无限远的，也就是说是没有上限的。镜头上有两个刻度的调节圈分别是调节光圈和调焦圈，在调节圈上标有的刻度表示此时镜头的工作距离。

5、视场（FOV）

视场也叫视野范围，视野指的是镜头能看到的最大范围，也就是镜头所能覆盖的有效工作区域。

6、景深（DOF）

在最小工作距离到最大工作距离之间的范围称为景深（纵向的范围），景深内的物体都可以清晰成像。景深一般可以通过光圈调节，光圈越小，景深越大。

能清晰成像的最近物平面称为近景平面，它与对准平面的距离称为前景深 $\Delta$ L1。

$\Delta L1 = \frac{F\delta L^{2}}{f^{2}+F\delta L}$

能清晰成像的最远物平面称为远景平面，它与对准平面的距离称为后景深 $\Delta$ L2。

$\Delta L2 = \frac{F\delta L^{2}}{f^{2}-F\delta L}$

景深=前景深+后景深：

$\Delta L = \Delta L1 + \Delta L2 = \frac{2f^{2}2F\delta L^{2}}{f^{4}-F^{2}\delta^{2} L^{2}}$

其中： $\delta$ ：容许弥散圆直径，f：镜头焦距，F：镜头的拍摄光圈值，L：对焦距离

光圈，镜头焦距、拍摄距离对景深的影响：

1）、镜头光圈：光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大；

2）、镜头焦距：镜头焦距越长，景深越小；距离越短，景深越大；

3）、拍摄距离：距离越远，景深越大；距离越近，景深越小

7、视角

视角即视线的角度，也就是镜头能看多"宽"。焦距越小，视角越大，最小工作距离越短，视野越大。

镜头选型实例：

已知客户观察范围为30mm*30mm，工作距离为100mm，CCD尺寸为1/3',那么需要多少焦距的镜头

计算方法：

1/3'=3.6mm（垂直）芯片垂直方向的大小

f=（100*3.6）/30

参考：工业相机与镜头选型方法（含实例）_工业相机选型-CSDN博客

相机、镜头参数详解以及相关计算公式

一、工业相机参数 1、分辨率相机每次采集图像的像素点数，也是指这个相机总共有多少个感光晶片。在采集图像时，相机的分辨率对检测精度有很大的影响，在对同样打的视场成像时，分辨率越高，对细节的展示越明显。相机像素…...

编程日记 2024/10/2 23:03:55

【微服务】组件、基础工程构建（day2）

组件服务注册和发现微服务模块中，一般是以集群的方式进行部署的，如果我们调用的时候以硬编码的方式，那么当服务出现问题、服务扩缩容等就需要对代码进行修改，这是非常不好的。所以微服务模块中就出现了服务注册和发现组件&…...

编程日记 2024/10/2 22:56:38

ESP32微信小程序SmartConfig配网

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档 ESP32&微信小程序SmartConfig配网前言一、SmartConfig是什么？二、使用乐鑫官方的smart_config例子1.运行照片三、微信小程序总结前言本人是酷爱ESP32S3这…...

编程日记 2024/10/2 22:51:34

【PostgreSQL】提高篇——深入了解不同类型的 JOIN（INNER JOIN、LEFT JOIN、RIGHT JOIN、FULL JOIN）应用操作

1. JOIN 的基础概念在 SQL 中，JOIN 是用于从两个或多个表中组合行的操作。JOIN 允许我们根据某些条件将表中的数据关联在一起。常见的 JOIN 类型包括： INNER JOIN：仅返回两个表中满足连接条件的行。LEFT JOIN（或 LEFT OUTER JO…...

编程日记 2024/10/2 22:48:30

师生健康信息管理：SpringBoot技术突破

第4章系统设计 4.1 系统体系结构师生健康信息管理系统的结构图4-1所示： 图4-1 系统结构登录系统结构图，如图4-2所示： 图4-2 登录结构图师生健康信息管理系统结构图，如图4-3所示。图4-3 师生健康信息管理系统结构图 4.2…...

编程日记 2024/10/2 22:47:29

【完-网络安全】Windows注册表

文章目录注册表启动项及常见作用五个根节点常见入侵方式注册表注册表在windows系统的配置和控制方面扮演了一个非常关键的角色，它既是系统全局设置的存储仓库，也是每个用户的设置信息的存储仓库。启动项及常见作用快捷键 WinR打开运行窗口&#x…...

编程日记 2024/10/2 22:43:25

车辆重识别（2021NIPS在图像合成方面，扩散模型打败了gans网络）论文阅读2024/10/01

本文在架构方面的创新： ①增加注意头数量： 使用32⇥32、16⇥16和8⇥8分辨率的注意力，而不是只使用16⇥16 ②使用BigGAN残差块使用Big GAN残差块对激活进行上采样和下采样 ③自适应组归一化层将经过组归一化操作后的时间步和类嵌入到每…...

编程日记 2024/10/2 22:42:24

掌控物体运动艺术：图扑 Easing 函数实践应用

现如今，前端开发除了构建功能性的网站和应用程序外，还需要创建具有吸引力且尤为流畅交互的用户界面，其中动画技术在其中发挥着至关重要的作用。在数字孪生领域，动画的应用显得尤为重要。数字孪生技术通过精确模拟现实世界中的对象…...

编程日记 2024/10/2 22:40:22

Python从入门到高手4.2节-掌握循环控制语句

目录 4.2.1 理解循环控制 4.2.2 for循环结构 4.2.3 循环结构的else语句 4.2.4 while循环结构 4.2.5 循环结构可以嵌套 4.2.6 国庆节吃好玩好 4.2.1 理解循环控制我们先来搞清楚循环的含义。以下内容引自汉语词典: 循环意指往复回旋，指事物周而复始地运动或变…...

编程日记 2024/10/2 22:39:22

CSS 中的overscroll-behavior属性

overscroll-behavior 是 CSS 中的一个属性，它用于控制元素在发生滚动时，当滚动范围超出其边界时的行为。这个属性对于改善用户体验特别有用，尤其是在移动端设备上，当用户尝试滚动一个已经达到滚动极限的元素时，可以通过…...

编程日记 2024/10/2 22:38:20

GPT对话知识库——在STM32的平台下，通过SPI读取和写入Flash的步骤。

目录 1，问： 1，答： 步骤概述步骤 1：SPI 初始化步骤 2：Flash 初始化（可选） 步骤 3：发送读取命令示例：发送读取数据命令步骤 4：读取数据…...

编程日记 2024/10/2 22:36:19

model.state_dict()、model.parameters()和model.named_parameters()的区别 parameters()只包含模块的参数，即weight和bias（包括BN的）。 named_parameters()返回包含模块名和模块的参数的列表，列表的每个元素均是包含layer name和layer param的元组。layer param就是param…...

编程日记 2024/10/2 22:30:12

vue3使用Teleport 控制台报警告：Invalid Teleport target on mount: null (object)

Failed to locate Teleport target with selector “.demon”. Note the target element must exist before the component is mounted - i.e. the target cannot be rendered by the component itself, and ideally should be outside of the entire Vue component tree main.…...

编程日记 2024/10/2 22:27:08