Подбор объектива по параметрам: Подбор объективов по параметрам — все фильтры

Подбор камер | Axis Communications

1.Определите цель видеонаблюдения : обзорное или высокодетализированное

Обзорное изображение может давать общее представление о зоне наблюдения или об движении людей в целом. Изображения с высокой детализацией необходимы для идентификации конкретных людей или объектов (например, распознавание лиц или номерных знаков автомобилей, мониторинг кассовых узлов). Цель видеонаблюдения определяет поле обзора, расположение камеры и тип требуемых камер.

2. Открытое или незаметное видеонаблюдение

Ответ на этот вопрос поможет при выборе камер, корпусов и креплений в зависимости от того, хотите вы сделать систему незаметной или, наоборот, хорошо заметной.

3. Зона охвата

Необходимо определить для конкретного объекта количество областей, представляющих интерес, решить, сколько их них подлежит видеонаблюдению и насколько близко они расположены одна от другой. Эти параметры помогут определить типы и количество необходимых камер.

Охват определенной области можно обеспечить как несколькими фиксированными камерами, так и небольшим количеством PTZ-камер. Оптический зум PTZ-камеры позволяет получать как высокодетализированное изображение, так и обзорное изображение большой области. Однако несмотря на то, что PTZ-камера позволяет увидеть любую точку зоны обзора, в каждый данный момент она показывает только часть всей зоны, в то время как фиксированная камера способна обеспечить постоянный полный обзор. Возможности PTZ-камеры наиболее полно раскрываются, когда оператор наблюдает за видео в реальном времени или когда камера совершает автоматическое патрулирование.

Axis также предлагает панорамные камеры с полем зрения 360 градусов, которые идеально подходят для применений, требующих широкого обзора на одном экране. Такие камеры можно применять для обнаружения движения в большой области и отслеживания потоков людей, например, в торговом центре.

Другое преимущество сетевых видеотехнологий в сфере видеонаблюдения — возможность преодоления ограничений стандартов PAL/NTSC по разрешению и частоте кадров и перехода к изображению с высоким разрешениям и великолепной детализацией. Видеокамеры с разными разрешениями имеют разные области применения и разные преимущества. Например, для двух сравнительно небольших зон контроля, расположенных поблизости одна от другой, можно использовать одну мегапиксельную или HDTV-камеру, охватывающую обе зоны, вместо двух камер с меньшим разрешением.

4. Светочувствительность и требования к освещению

Для использования вне помещений требуется камера с автоматической регулировкой диафрагмы, например, DC-iris или P-iris. Также советуем обратить внимание на камеры, предназначенные для работы днем и ночью, в связи с их отличной светочувствительностью. Планируете ли вы устанавливать дополнительные прожекторы белого света или вам необходимо инфракрасное освещение? Помните, что отраслевого стандарта измерения светочувствительности не существует, и спецификации светочувствительности для разных марок сетевых камер нельзя сравнивать между собой непосредственно. 

5. Качество изображения

Качество изображения — одна из важнейших свойств любой камеры, но его трудно измерить и выразить количественно. Лучший способ определить качество изображения — установить разные камеры и сравнить полученные видеоизображения. Если приоритетом является съемка движущихся объектов, важно, чтобы в камере использовалась прогрессивная развертка.

6. Разрешение

В применениях, требующих высокой детализации изображения, наилучшим выбором могут оказаться мегапиксельные или HDTV-камеры.

7. Сжатие

Наиболее употребительный стандарт сжатия видео, применяемый в сетевом видеооборудовании Axis — это H.264, наряду с разработанной Axis усовершенствованной реализацией этого стандарта — технологией Zipstream. Эта технология обеспечивает максимальную экономию пропускной способности и ресурсов хранения данных. Сетевое видеооборудование Axis также поддерживает сжатие Motion JPEG.

8. Звук

Многие сетевые камеры Axis обладают встроенной поддержкой звука с использованием встроенного или подключаемого внешнего микрофона, а также динамика или линейного выхода для внешнего громкоговорителя.

9. Управление событиями и интеллектуальные видеотехнологии

Функции управления событиями обычно настраивают через программное обеспечение для управления видеонаблюдением. Для поддержки этих функций в камерах и видеокодерах предусматриваются порты ввода/вывода и интеллектуальные видеоприложения. Включение записи по сигналу, подаваемому на входной порт камеры или поступающему от приложения для анализа видео, позволяет сократить нагрузку на сеть и устройства хранения данных. Это также позволяет операторам обслуживать больше камер, поскольку камеры, включающиеся по событиям, требуют контроля только в случае тревоги или события.

10. Сетевые функции

Среди факторов, которые необходимо учитывать — поддержка PoE, шифрование HTTPS для видеопотоков, передаваемых через , фильтрация IP-адресов для ограничения доступа, IEEE 802.1X для управления доступом к сети, поддержка IPv6, беспроводные интерфейсы.

11. Открытый интерфейс и прикладное программное обеспечение

Наличие открытого интерфейса у сетевого устройства видеонаблюдения улучшает возможности его интеграции с другими системами. Также важно, чтобы для устройства существовал хороший ассортимент программных приложений и управляющего ПО для установки и модернизации сетевого оборудования. Для продукции Axis доступно как собственное программное обеспечение Axis для управления видео, так и широкий ассортимент программных решений для управления видео от более чем 550 партнеров по разработке приложений.

Еще одно важное решение, помимо собственно камер — выбор поставщика продукции для сетевого видеонаблюдения. Поскольку наши потребности растут и меняются, поставщика следует рассматривать как партнера, в том числе в долгосрочной перспективе. Поэтому важно выбирать поставщика, который предлагает полный спектр оборудования для сетевого видеонаблюдения и принадлежностей к нему, способный удовлетворить как сегодняшние, так и будущие потребности. Поставщик также должен обеспечивать доступ к новейшим технологиям, поддержку, обновления и долгосрочные планы развития продукции.

Приняв решение о том, какие камеры вам необходимы, разумно будет купить и испытать один экземпляр, прежде чем заказывать большое количество.

Электронный кинематограф. Устройства управления фокусом и трансфокацией (масштабированием)

Техника кинопроизводства предъявляет чрезвычайно высокие требования к работе с оптикой: объективами и оптическими аксессуарами. Необходимы предельная точность фокусировки и трансфокации, идеальная плавность изменения их значений от плана к плану (основанная на предварительном расчете и проверке при отработке сцены), комфортные условия работы оператора, для которого на время съемки все находящееся за пределами кадра просто перестает существовать. К тому же сама оптика для кинопроизводства, в том числе электронного, имеет заметные конструктивные отличия от привычных для видеоператоров объективов класса ENG или EFP.

Во время съемки рядом с кинооператором работает ассистент, который согласно плану сцены осуществляет установку нужных значений фокуса. На английском его профессия именуется focus-puller, на русском сленге – «фокусник». При использовании вариообъективов (технология довольно редкая в традиционной кинематографии и несколько более употребительная в кинематографе электронном) управлять необходимо и установками «зума» (трансфокацией, масштабированием).

Этим может заниматься как ассистент, так и сам оператор.

Для управления фокусом и зумом на киносъемках разработаны специальные устройства, именуемые follow focus, pull focus, studio rig, fluid zoom. Их русские названия представляют собой более или менее удачные кальки английских терминов: фокус-контроль, зум-контроль, фоллоу-фокус, флюид-зум и т. п. Данные устройства выпускаются для всех типов объективов, применяемых в электронной кинематографии: начиная с дорогостоящих специализированных объективов для кинопроизводства и заканчивая обычными и не слишком дорогими объективами для видеокамер.

Фокус-контроль представляет собой прецизионное механическое устройство, которое позволяет управлять фокусировкой объектива предельно точно и плавно. В телевизионных съемках подобные устройства вообще не применяются, поскольку фокусировкой и трансфокацией управляет сам оператор с помощью кольца и сервопривода объектива.

Фокус-контроль крепится под объективом на специальные поддерживающие салазки (на них же может устанавливаться и компендиум). В сущности, это всего лишь система, передающая с помощью нескольких зубчатых и червячных передач вращательный момент от ручки на кольцо фокусировки объектива. Но именно она благодаря тщательному расчету и подбору механических элементов обеспечивает плавность изменения параметров и стабильность выставляемых значений. Фокус-контроль позволяет ассистенту вручную управлять перемещениями высокоточных элементов оптической системы кинообъектива со столь же высокой степенью точности, вполне соответствующей параметрам современной оптики. Механизм данных устройств обработан специальным составом, создающим эффект «жидкого трения» соприкасающихся деталей (подобно балансировочному механизму панорамирующих головок).

Основные элементы фокус-контроля таковы.

1. Базовый блок, в котором смонтирован передающий и демпфирующий механизм. Он также несет функции крепежного узла, позволяя устанавливать систему на поддерживающие салазки.
2. Управляющие рукоятки. Удобнее, когда их пара (с обеих сторон объектива), но можно работать и с одной. Ассистент оператора («фокусник») вращает рукоятку, настраивая таким образом фокус во время съемки. На ось рукоятки надевается специальная шкала, выполненная из легко моющегося фторопласта. На нее наносят программную разметку значений в соответствии с планами снимаемой сцены. Для удобства иногда целесообразно использовать помимо рукоятки специальные удлинители, ручки-рычаги или дистанционный кабельный привод. Обычно стандартный комплект фокус-контроля включает одну рукоятку, которую можно установить с нужной вам стороны объектива. Рекомендуем сразу приобрести дополнительную рукоятку. Этот пустяк позволит ассистенту находиться с любой стороны от камеры и в конечном итоге сэкономит на съемочной площадке немало времени.
3. Сменная приводная шестерня. Она плотно прижимается к фокусирующему кольцу объектива и непосредственно передает ему вращательный момент. Этот элемент необходимо подбирать с особой тщательностью. Каждый вид объективов характеризуется различным шагом насечки зубьев кольца фокусировки и, следовательно, требует «индивидуальной» шестерни.

Устройства фокус-контроля также могут быть использованы для регулировки диафрагмы объектива. Принцип действия остается тем же самым: приводная шестерня сопрягается с кольцом регулировки диафрагмы и передает ему вращательный момент. Практически не существует конструктивной разницы между устройствами управления фокусом для различных кинематографических и телевизионных объективов. Тем не менее, подбор их не самое простое дело. Нужно учитывать различные нюансы. О главном из них мы уже упоминали. Совместимость фокус-контроля с конкретной моделью объектива обеспечивается установкой приводной шестерни, у которой размер, шаг и форма зубьев соответствуют кольцу фокусировки объектива.

Устройства зум-контроля (fluid zoom) очень похожи на фокус-контроль и основаны на тех же принципах. Оператор вращает кольцо трансфокатора не рукой. Он работает с ручкой зум-контроля, приводящей в действие передающую систему. Это позволяет менять фокусное расстояние вариообъектива намного более плавно. Зум-контроль обеспечивает и еще ряд преимуществ. С ним работать легче и удобнее, чем с кольцом объектива: меньше напрягается кисть, точнее движения. Усилие вращения на устройствах зум-контроля можно подстраивать, затягивая специальный регулятор.

Зум-контроль включает практически те же элементы, что и фокус-контроль.

В базовом блоке расположена система зубчатых передач со специальной смазкой. Момент вращения передается на трансфокатор объектива через шестерню с зубьями особой формы. Крепится зум-контроль в необходимом месте на тех же салазках, что и фокус-контроль или компендиум. Ручка-привод служит для приведения механизма в действие. В комплект зум-контроля, как правило, входят две ручки разной длины, чтобы оператор мог выбрать более подходящую и удобную.

Фильтры и даже компендиумы для киносъемок можно подбирать, ориентируясь на то, что они будут закреплены непосредственно на передней части объектива. Устройства же фокус – и зум-контроля устанавливаются только на специальные салазки. (Надо признать, что компендиумы, имеющие такое крепление, несколько удобнее в серьезной работе, чем те, что «навешиваются» на сам объектив.) Поэтому, если вы действительно намерены «снимать кино», придется подобрать для оптических аксессуаров соответствующую опору.

Материал опубликован в журнале «ТКТ»  (2002, N 5).

© Корпорация D&K, 2002

Назад в раздел

Выбор объектива — помните о системе в целом

Системы технического зрения и визуализации — это именно то, что: системы. Это несколько компонентов, работающих вместе, чтобы предоставить решение для конечного пользователя. Чтобы они работали правильно, все компоненты должны быть правильно подобраны. Камера и ее датчик изображения являются важными частями системы машинного зрения. Однако, если они не сочетаются с подходящей линзой, разработчики систем машинного зрения обрекают себя и, в конечном счете, своих клиентов на неудачу. Время играет решающую роль практически во всех аспектах нашей жизни, и выбор объектива не исключение.

Чем раньше в процессе создания системы технического зрения или визуализации вы выберете линзы и оптику, тем лучше.

Общие критерии

Качество изображения — это первое, с чего следует начать при выборе линз для вашей системы зрения. «Системные интеграторы должны сначала тщательно определить качество изображения, необходимое для их системы обработки изображений, — говорит Сильвия Эхингер, представитель компании Carl Zeiss по промышленным объективам (Уайт-Плейнс, штат Нью-Йорк, США; , www.zeiss.com ). «Объективы являются довольно сложными аналоговыми компонентами в системе обработки изображений, и поскольку датчики продолжают развиваться с меньшими пикселями и более крупными форматами, роль линз в системе обработки изображений становится более важной, чем когда-либо прежде. Необходимо уделить время процессу выбора объектива, чтобы обеспечить наилучшие возможные характеристики. Понимание того, как объектив влияет на производительность всей системы обработки изображений, чрезвычайно важно для успешной системной интеграции».

Размер сенсора также влияет на выбор объектива и оптики. «Не забудьте сначала выбрать камеру, чтобы у вас был доступный размер сенсора», — говорит Терри Секия, менеджер по продажам и маркетингу подразделения обработки изображений и технологий, Computar Optics Group (Кэри, Северная Каролина, США; www.computar.com ). . «Тогда убедитесь, что у вас есть желаемое поле зрения (FOV) и рабочее расстояние. FOV и рабочее расстояние могут сочетаться, чтобы дать вам оптимальное фокусное расстояние для ваших объективов. Кроме того, обязательно используйте комбинацию камеры и объектива, обеспечивающую необходимую глубину резкости (ГРИП) для вашего изображения».

Конечно, как и в случае любой реализации системы машинного зрения, это зависит от приложения. Джейн Лорин, менеджер по международным продажам, Archer OpTx, Inc. (Рокволл, Техас, США;

, www.archeroptx.com ), говорит: «Для некоторых приложений важен размер/вес, а для других — разрешение любой ценой. Некоторые приложения предъявляют очень строгие требования к дисторсии или цветовому балансу. Наши клиенты знают приложение; мы знаем изображения. Поэтому им важно донести до нас свои приоритеты. Затем мы можем проработать с ними компромиссы и прийти к правильному решению, которое удовлетворяет реальным потребностям приложения».

Ник Сишка, менеджер по продажам изображений, Edmund Optics (Баррингтон, штат Нью-Джерси, США; , www.edmundoptics.com ), добавляет: «Хотя точные критерии могут меняться в зависимости от приложения, в целом существует несколько [ критерии], которые остаются постоянными. Мы называем это фундаментальными параметрами системы обработки изображений».

Во-первых, по его словам, это FOV, или размер исследуемого объекта. «Обычно, если конечный пользователь ничего не знает, на поле зрения почти всегда можно рассчитывать», — говорит он. Однако это не всегда просто. Принимая во внимание соотношение сторон используемого датчика камеры и любую позиционную неопределенность в представлении объекта, можно сделать это число более сложным для точного набора. Далее следует рабочее расстояние, которое описывает расстояние от объектива до объекта.

Третьим, и часто наиболее обсуждаемым, является разрешение, которое может означать совершенно разные вещи в зависимости от контекста: минимальный разрешаемый размер элемента объекта, разрешение камеры (количество пикселей/размер пикселя) или разрешение данного объектива (что обычно лучше описывается как передаточная функция модуляции [MTF] этого объектива). Далее идет размер сенсора камеры, который в сочетании с рабочим расстоянием и полем зрения определяет фокусное расстояние объектива, необходимого для приложения.

Последним параметром, который необходимо учитывать, является глубина резкости. «Этот критерий описывает изменение разрешения объектива (MTF) при изменении рабочего расстояния без повторной фокусировки», — говорит Сишка. Он добавляет, что в некоторых приложениях этот параметр является тривиальным, например, при проверке плоских объектов. В других случаях это может быть самая важная спецификация.

По словам Юдзи Сугахары, директора отдела разработки продуктов компании VS Technology (Токио, Япония; vst.co.jp/en ), важными критериями выбора объективов для получения стабильного и сбалансированного изображения является определение необходимого количества пикселей. для осмотра вашего объекта, определения подходящего размера датчика и увеличения на основе необходимых пикселей и стороны объекта, рабочего расстояния и освещения.

Стюарт Сингер, генеральный директор Schneider Optics (Hauppauge, Нью-Йорк, США; www.schneiderkreuznach.com ) также комментирует размер пикселя: «[Разработчики систем машинного зрения] должны учитывать размер отдельного пикселя на сенсоре в выбранную камеру таким образом, чтобы после выбора объектива производительность объектива соответствовала размеру пикселя».

«Во-первых, интеграторы должны работать над согласованием размера сенсора камеры с форматом изображения объектива, чтобы круг изображения от объектива покрывал весь сенсор без темных углов», — комментирует Андреа Ван Ландингем, вице-президент по развитию бизнеса, Theia Technologies (Уилсонвилл, Орегон, США; www. theiatech.com ). «Во-вторых, они должны позаботиться о том, чтобы объектив мог разрешить размер пикселя сенсора, чтобы обеспечить четкое изображение. Иными словами, характеристики разрешения MTF объектива должны соответствовать требованиям размера пикселя сенсора. Простого выбора 5-мегапиксельного объектива с 5-мегапиксельным сенсором недостаточно, поскольку размер пикселя 5-мегапиксельных сенсоров может варьироваться в зависимости от размера сенсора, а производители делают предположения о размерах сенсоров при выборе рейтинга мегапикселей для своих объективов.

«В-третьих, они должны убедиться, что минимальное расстояние, на котором объектив может приемлемо работать, соответствует расстоянию, требуемому в приложении», — продолжает Ван Ландингхэм. «В-четвертых, они должны определить, в каком спектре света они будут работать, и выбрать объектив, который будет иметь отличные характеристики в этих условиях освещения. Наконец, они должны подтвердить, что параметры приложения, такие как разрешение камеры, рабочее расстояние и FOV или фокусное расстояние объектива, при совместной работе (в системе) обеспечивают адекватное разрешение изображения и зону охвата для удовлетворения потребностей приложения. ”

Келли Ким, главному инженеру-исследователю группы Solution Business TF, Optical Imaging Division, Vieworks Co., Ltd. (Республика Корея; vision.vieworks.com ), критические факторы для настройки оптической системы могут различаются по минимальному размеру дефекта. «Когда определен минимальный размер дефекта, выбираются камера, объектив и свет, и соответственно подтверждается разрешение», — говорит он. Он добавляет, что возможности обнаружения могут различаться даже при одном и том же разрешении в зависимости от камеры, объектива и настроек освещения. «Выбор объектива с более высокой числовой апертурой может помочь максимизировать возможности обнаружения», — утверждает он. «Выбор объектива с большим увеличением неизбежно приведет к увеличению количества оптики по мере того, как поле зрения становится меньше».

Крейг Фицджеральд, вице-президент по развитию бизнеса, Navitar (Рочестер, штат Нью-Йорк, США; , www.navitar.com ), советует при выборе оптики учитывать следующее:

• Чаще всего в первую очередь идентифицируется камера, а во вторую — оптика.
• Размер и разрешение сенсора камеры (мегапиксели камеры) определяют подходящий объектив.
• Крепление камеры может повлиять на выбор объектива.
• Образец и детали, подлежащие проверке, также определяют оптику.

«Очень многое зависит от использования системы или ограничений системы», — комментирует Сатоки Ториго, менеджер по развитию бизнеса, планированию и администрированию, Industrial Optics, Tamron USA, Inc. (Commack, NY, USA; www.tamron-usa.com ) «Поле зрения и светосила всегда заданы, и мы думаем, что качество изображения всегда будет иметь ключевое значение, поэтому ищем объектив с превосходной резкостью по всему периметру и низким уровнем искажений. который также имеет желаемый FOV и яркость может быть критерием номер один. Существует также фактор максимального разрешения на выходе. Конечно, размер может быть еще одним критерием, если система имеет это ограничение. Наконец, допуски, необходимые для использования и окружающей среды, также определяют лучший объектив для данной цели».

В конце концов, делать домашнее задание очень важно. «Это может показаться упрощением, — говорит Юджин Дайас, менеджер по продажам в Восточном регионе, FUJIFILM North America Corporation (Уэйн, штат Нью-Джерси, США; , www.fujinon.com ), — но убедитесь, что оптика хорошо подходит для сенсора. и приложение. Не все объективы одинаковы. Проведите исследование, чтобы убедиться, что оптически объектив соответствует системным требованиям».

Растворы

При выборе линз и оптики существует множество компаний и продуктов, из которых можно выбирать. Далее следует выборка того, что доступно на рынке, и некоторые спецификации, за которыми следуют общие комментарии по выбору этих важных элементов вашей системы технического зрения или визуализации.

Серия TCEL (рис. 1) от Opto Engineering® (Мантова, Италия; www.opto-e.com ) сочетает в себе телецентрическую оптику и технологию жидких линз, что позволяет пользователям значительно увеличить глубину резкости. Это особенно важно для небольших полей зрения из-за пропорциональности ГРИП увеличению. Оптическая конструкция линз TCEL обеспечивает оптические характеристики с точки зрения телецентричности и искажения во всем рабочем диапазоне, что делает их подходящими для приложений, включая сегменты электроники и полупроводников, автомобилестроение и фармацевтику.

По словам Марко Пигоцци, старшего менеджера по глобальным продажам Optotune (Dietikon, Швейцария; www.optotune.com ), объективы с фиксированным фокусным расстоянием широко используются в индустрии машинного зрения, однако они часто имеют ограниченную глубину резкости. , что является сложной задачей для нескольких приложений. Чтобы решить эту проблему, «Optotune разработала оптимизированные интегрированные решения, в которые интегрированы линзы с настраиваемой фокусировкой, для поддержки широкого спектра приложений», — говорит Пигоцци. «Ключевыми преимуществами технологии объективов с регулируемой фокусировкой являются: увеличенная глубина резкости, быстрая фокусировка в течение миллисекунд, длительный срок службы и высокая точность».

Ассортимент Optotune серии ELM поддерживает камеры с байонетом S и C с размером сенсора до 1,1 дюйма и фокусным расстоянием от 5 до 300 мм. В частности, его объектив ELM-25-2.8-18-C (рис. 2) имеет фокусное расстояние 25 мм, светосилу 2,8 и размер пикселя 2,4 мкм; вмещает сенсор размером 1,1 дюйма; поддерживает камеры C-mount; и может использоваться в ряде приложений, таких как роботизированное зрение, считывание штрих-кодов, сортировка упаковок и проверка бутылок.

Серия Xenon Jade от Schneider Optics (рис. 3), оптимизированная для использования в системах машинного зрения, представляет собой набор линз, ориентированных на новые датчики, такие как Sony Pregius S™-Generation 4.

Объективы с фиксированным фокусным расстоянием серии TECHSPEC® LH (рис. 4) от Edmund Optics представляют собой широкоформатные объективы со сверхвысоким разрешением, предназначенные для датчиков с разрешением 120 МП в формате APS-H. Серия LH поддерживает размер пикселя 2,2 мкм, характерный для CMOS-сенсора Canon 120MP. Эти объективы работают с датчиками APS-H (диагональ 35,5 мм) и с более крупными полнокадровыми датчиками 35 мм (диагональ 43,3 мм). Доступны версии крепления F-Mount и TFL-II.

45-мегапиксельные 1,4-дюймовые объективы машинного зрения серии MPT (рис. 5) от Computar Optics Group компактны, легки и разработаны для оптимизации возможностей новейших промышленных датчиков изображения CMOS. Плавающая конструкция обеспечивает производительность на любом рабочем расстоянии. Объективы оснащены высокоуровневой коррекцией аберраций и технологией центрирования/юстировки. Позиционирование стекла с высоким коэффициентом преломления и стекла с низкой частичной дисперсией в критических местах, кривизна поля зрения и астигматизм полностью исправлены.

Компания Carl Zeiss недавно выпустила новое семейство объективов Dimension® (рис. 6) специально для промышленных применений с C-креплением. Эти объективы предназначены для датчиков изображения размером до 4/3 дюйма и имеют компактный, легкий и прочный алюминиевый корпус. Семейство Dimension® состоит из шести моделей с фокусным расстоянием от 8 до 50 мм. С помощью инновационного механизма регулировки легко компенсировать допуски на креплении камеры. В дополнение к устойчивому винтовому соединению C-mount стопорные винты на кольцах фокусировки и диафрагмы гарантируют высокую степень стабильности и гарантируют, что настройки останутся в правильном положении. Эти линзы могут разрешать пиксели размером до 2,0 мкм. Низкий уровень искажений (< 2%) в сочетании с высокой контрастностью изображения от центра до края делают эти объективы подходящими для сложных промышленных применений.

Серия FUJIFILM Fujinon CF-ZA-1S (рис. 7) для Северной Америки поддерживает большие датчики изображения формата 1,1 дюйма с высоким разрешением и шагом пикселя 2,5 мкм (эквивалентно 23 мегапикселям). Относительная освещенность достигает более 90%, и можно получить четкое изображение от центра изображения до периферии.

Серия объективов VEO (рис. 8), которую совместно разработали компании Vieworks и Schneider-Kreuznach, оптимизирована для чувствительности и длины волны света камер Vieworks TDI. Спецификация камеры была тщательно продумана с самого первого этапа процесса проектирования объектива, чтобы комбинация камеры VTDI и объектива VEO работала наилучшим образом.

Компания Navitar недавно представила сверхширокоугольный объектив для визуализации 4K (рис. 9), предназначенный для того, чтобы предложить пользователям микроскопов альтернативу для получения изображений с низким увеличением и высоким разрешением в промышленных и медико-биологических приложениях. Система обеспечивает широкое поле зрения, чтобы захватывать больше образца на каждом изображении, что позволяет быстрее обнаруживать объекты и увеличивать пропускную способность.

Крупноформатный объектив с фиксированным фокусным расстоянием серии VS-HX от VS Technology с разрешением 8K (рис. 10) поддерживает круги изображения до ϕ32 мм и разрешение пикселя 2,74 мкм для повышения четкости. Эта серия объективов предназначена для приложений с высокой скоростью и высоким разрешением. Компактная и легкая конструкция позволяет устанавливать эту серию в ограниченном пространстве.

Объектив Tamron с фиксированным фокусным расстоянием для промышленного использования, SMA11F12 (рис. 11), отличается высоким спектральным коэффициентом пропускания в широком диапазоне от видимого света до диапазонов SWIR, в то время как смещение фокуса подавляется до абсолютного минимума во всем диапазоне. . Линза обеспечивает значительное уменьшение смещения фокуса между диапазонами видимого света и SWIR, соответствующими длинам волн от 400 до 1700 нм. Запатентованная технология покрытия линз Tamron обеспечивает примерно 80-процентное постоянное пропускание спектра по всему спектру от видимого света до диапазона SWIR. Объектив совместим с тепловизорами с шагом пикселя 5 мкм.

Объектив Theia MY125 с байонетом C (рис. 12) обеспечивает горизонтальное поле зрения до 135 градусов без бочкообразной дисторсии. Он использует запатентованную Theia Linear Optical Technology® для оптической коррекции бочкообразных искажений без программного обеспечения и задержки, присущей программной коррекции. Объектив MY125 обеспечивает разрешение 200 пар линий/мм в видимом свете при минимальном расстоянии до объекта 10 см и расстоянии панорамирования от 0,3 м до бесконечности. Он предназначен для датчиков размером до 1/2,5 дюйма с ручной или автоматической диафрагмой постоянного тока, а также доступен с креплением CS (SY125). «Этот объектив будет хорошим выбором для сенсоров размером до 1/2,5 дюйма и разрешением сенсора до 5 мегапикселей», — добавляет Ван Ландингем.

Archer OpTx предлагает серию PerfectLens™ SIVA (System Imaging Vision Assembly) (рис. 13), которая по своим функциям очень близка к компьютерной проектной модели, предлагая широкий угол с высоким разрешением (250/300 пар линий/мм, датчик 10 МП), узкий с высоким разрешением угловой (350 пар линий/мм, матрица 15 МП) и объективы высокого разрешения (225 пар линий/мм, матрица 3 МП).

Слова мудрости

Фитцджеральд предлагает для начала проконсультироваться со специалистами по этому вопросу. «Обсуждение с экспертами может помочь вам определить правильные комбинации камеры и объектива для вашего приложения», — говорит он. «Кроме того, оценка камер и объективов, рекомендованных экспертом, может помочь устранить возможные ошибки при создании успешного решения».

При выборе линз для системы технического зрения необходимо учитывать множество факторов, и не в последнюю очередь необходимо выяснить, какой тип линз требуется для вашего приложения. Учет всей системы окупится. «Для нас очень важно обсудить всю систему и окружающую среду клиента, потому что есть некоторые внешние эффекты, которые вызывают ошибки системы зрения/изображения», — говорит Сугахара.

«Убедитесь, что объект, на который нужно смотреть, хорошо понят», — комментирует Сишка. «Сценарии крайних случаев всегда труднее всего решить, поэтому точное знание того, где находится порог между сбоем и прохождением, может оказать огромное влияние на успех системы. Кроме того, постарайтесь понять все ограничения на системном уровне и постарайтесь не идти на компромиссы во всем остальном, полагая, что «оптика может компенсировать это».

Ториго добавляет: «Оцените, что действительно необходимо для конкретного проекта или цели, и выбирайте на основе этого. Не переплачивайте без необходимости. Тот факт, что характеристики объектива «хорошо выглядят» на бумаге, не всегда означает, что результаты также будут «хорошо выглядеть». со временем — в конечном итоге это будет стоить дороже. Знайте, что вам действительно нужно, что вы в итоге получите, и убедитесь, что они одинаковы».

Лорин добавляет: «Остерегайтесь завышенных требований к объективу. Мы рекомендуем всем прочитать о MTF в цифровых системах, чтобы узнать, что вы можете разумно ожидать от цифровой системы обработки изображений. С одного пикселя ничего не видно, так что указывать там MTF нет смысла. Даже два пикселя сомнительны, в зависимости от того, как вы обрабатываете данные».

Опять же, время решает все, и указание объектива в начале процесса сэкономит время и деньги позже. По словам Ван Лэндингема, «Выбор объектива часто может быть запоздалым, но в начале настоятельно рекомендуется учитывать требования к объективу. Работайте над сопряжением объектива с камерой с правильным разрешением, размером сенсора и размером пикселя и изучайте, как все эти факторы влияют на производительность в конкретном приложении — это может помочь избежать задержек и дорогостоящих ошибок». Секия добавляет: «Сначала укажите камеру, а затем объектив. Обязательно используйте объектив с хорошим MTF или контрастом. Чем лучше MTF, тем выше контрастность изображения, что обеспечивает оптимальное разрешение. Затем убедитесь, что объектив имеет достаточное разрешение для вашей камеры. Всегда проверяйте, что шаг пикселя объектива равен или меньше шага пикселя камеры. И, наконец, убедитесь, что размер формата объектива равен или больше формата сенсора камеры».

Диас добавляет: «О оптике до сих пор существует много заблуждений. Не переоценивайте и не недооценивайте объектив. Мне нравится эта старая поговорка: «Ваша система хороша настолько, насколько хороши стекла, которые вы используете». 

Параметры для выбора объектива — важные критерии выбора объектива система

— это получение изображения . Получение изображения — это действие по извлечению изображения из источника, обычно аппаратных систем, таких как камеры, датчики и т. д. Это первый и самый важный шаг в последовательности рабочего процесса, поскольку без изображения фактическая обработка невозможна. В системе машинного зрения камеры берут информацию о свете из сцены и преобразовывают ее в цифровую информацию, то есть в пиксели с использованием Датчики CMOS или CCD . Датчик является основой любой системы машинного зрения. Многие ключевые характеристики системы соответствуют датчику изображения камеры.

Однако свет от источника должен быть надлежащим образом сфокусирован объективом на сенсоре, чтобы он мог захватывать изображение с максимальной четкостью. Объектив должен обеспечивать соответствующее рабочее расстояние, разрешение изображения и увеличение для вашей системы.

Ниже приведены некоторые важные параметры, которые следует учитывать при выборе подходящего объектива для вашей системы:

1. РАБОЧЕЕ РАССТОЯНИЕ

Рабочее расстояние определяет пространство, в котором должна работать оптическая система системы машинного зрения. Рабочие расстояния обычно увеличиваются, когда объекты большие, если они перемещаются на большие расстояния или если их необходимо удалить от камеры в целях безопасности и защиты окружающей среды. Например, для объекта, который находится в камере сверхвысокого вакуума (СВВ), камеру необходимо будет установить вне камеры и снимать изображения через окно, поскольку большинство камер несовместимы с СВВ. В таком случае минимальное рабочее расстояние – это расстояние от окна до объекта в камере.

Учет вашего рабочего расстояния важен, потому что с изменением рабочего расстояния меняется и расстояние до изображения. Это, в свою очередь, увеличивает или уменьшает увеличение.

Связанная статья: Полное руководство по выбору камеры машинного зрения

Поле зрения является измерением расстояния и определяется как видимая область проверяемого объекта. В приложениях машинного зрения фокусное расстояние объектива и размер сенсора устанавливают фиксированную связь между рабочим расстоянием и полем зрения. Это область осмотра, захваченная тепловизором камеры и заполняющая сенсор камеры. Размер поле зрения и размер тепловизора камеры напрямую влияют на разрешение изображения, которое является одним из важнейших факторов, определяющих точность системы.

2. РАЗМЕР ДАТЧИКА КАМЕРЫ

Размер активной области датчика камеры имеет решающее значение для определения поля зрения системы (FOV). При фиксированном основном увеличении, которое обычно определяется визуализирующим объективом, датчики большего размера дают большее поле зрения. Стандартные размеры датчиков: ¼”, 1/3″, ½”, 1/1,8″, 2/3″, 1″ и 1,2″, а также более крупные размеры. Номенклатура этих стандартов восходит к вакуумным лампам Vidicon, используемым для формирователей изображения телевизионного вещания, поэтому важно отметить, что фактические размеры датчиков различаются.

Одной из проблем, которая потенциально может возникнуть в приложении обработки изображений, является неспособность объектива формирования изображений поддерживать датчики определенных размеров. Если матрица слишком велика для объектива, результирующее изображение может показаться бледным и ухудшаться по краям из-за явления, известного как виньетирование. Этот эффект также называют туннельным эффектом, поскольку края поля становятся темными. Сенсор меньшего размера обычно не приводит к этой проблеме виньетирования.

Читайте также , ОСНОВЫ КАМЕРЫ В МАШИННОМ ВИДЕНИИ

3. РАЗРЕШЕНИЕ

Изображение с высоким разрешением можно получить только при использовании объектива с высоким разрешением. Объектив также должен быть способен точно определять размер пикселя. Разрешение объектива выражается в парах линий на миллиметр и определяет, сколько линий на миллиметре отображается отдельно друг от друга. Чем больше пар линий кажутся дифференцированными, тем лучше разрешающая способность объектива.

Подбор объектива по параметрам: Подбор объективов по параметрам — все фильтры