Auswahl optischer Linsen für Bildverarbeitungssysteme

Die optische Linse des visuellen Systems wird im Allgemeinen als Kameraobjektiv oder fotografisches Objektiv, kurz Objektiv, bezeichnet und ihre Funktion ist die optische Abbildung. Das Objektiv ist eine wichtige Komponente im maschinellen Sehsystem und spielt eine Schlüsselrolle für die Bildqualität. Es beeinflusst mehrere Hauptindikatoren der Bildqualität, darunter: Auflösung, Kontrast, Reduktion und Blickwinkel. Es gibt nicht nur viele Arten von Objektiven, sondern auch sehr unterschiedliche Qualitäten. Gewöhnliche Benutzer achten jedoch bei der Systementwicklung oft nicht genug auf die Auswahl der Objektive, was dazu führt, dass keine idealen Bilder erzielt werden und die Systementwicklung sogar fehlschlägt. Daher ist die Auswahl von optischen Objektiven für Sehsysteme ebenfalls entscheidend.

Auswahl von optischen Objektiven für Sehsysteme (Abbildung 1)

1. Hohe Bildauflösung

   Die Bildauflösung wird im Allgemeinen durch eine CTF (Kontrastübertragungsfunktion) gemessen, die den vorhandenen räumlichen Frequenzkontrast des Bildsensors quantifiziert, in Einheiten von lp/mm (Linienpaare pro Millimeter). Die meisten Integratoren für maschinelles Sehen sammeln oft eine große Anzahl billiger Objektive mit geringer Pixelzahl und geringer Auflösung und können dann nur unscharfe Bilder erzeugen. Mit dem AFT-Telezentrik-Objektiv können auch mit Bildsensoren mit geringer Pixelzahl (z. B. 5,5 Megapixel, 2/3 Zoll) hochauflösende Bilder erzeugt werden.

2. Nahezu keine Verzerrung

   Der Verzerrungskoeffizient ist die prozentuale Differenz zwischen der tatsächlichen Größe und der Bildgröße des Bildsensors. Gewöhnliche Maschinenobjektive haben normalerweise eine Verzerrung von mehr als 1-2 %, was die Genauigkeit der Messung ernsthaft beeinträchtigen kann. Im Gegensatz dazu werden Telezentrik-Objektive strengen Herstellungs- und Qualitätskontrollen unterzogen, um diesen Fehler streng unter 0,1 % zu kontrollieren.

3. Keine visuellen Fehler

   Bei präzisen linearen Messungen in metrologischen Anwendungen ist es oft notwendig, das Objekt von der Standardvorderseite zu betrachten (ohne die Seite überhaupt einzubeziehen). Darüber hinaus können viele mechanische Teile nicht genau platziert werden, und die Messzeitintervalle ändern sich ständig. Softwareentwickler benötigen hingegen Bilder, die das reale Objekt genau widerspiegeln. Telezentrik-Objektive können die oben genannten Verwirrungen perfekt lösen: Da sich die Eintrittspupille im Unendlichen befinden kann, werden während der Abbildung nur die Hauptstrahlen parallel zur optischen Achse empfangen.

4. Blickwinkel

   Wie der Name schon sagt, ist der Blickwinkel der Blickwinkel, d. h. wie "breit" das optische Objektiv des Sehsystems sehen kann.

Diese Parameter sind alle miteinander verbunden. Die Beziehung zwischen den optischen Objektiven des Sehsystems ist: (1) Je kleiner die Brennweite, desto größer der Blickwinkel; (2) Je kürzer der Arbeitsabstand, desto größer das Sehfeld. Für gewöhnliche Objektive gelten die Auswahlprinzipien: Je näher der Arbeitsabstand, desto besser, je geringer die Verzerrung des Objektivs, desto besser, und je größer das Sehfeld, desto besser.