薄透镜等式(Thin-Lens Equation)，也称为透镜制造者公式(Lensmaker’s Formula)，是一个特殊的光学公式，揭示了物距、像距、透镜折射率以及透镜表面曲率之间的关系。...具体地，对于单个透镜，这个公式包含了以下要素：物距代表物体距离透镜的距离；像距代表透镜形成像的位置距离透镜的距离；透镜折射率决定了光线在透镜中的传播速度，进而影响着光线的聚焦情况；两表面的曲率半径描述了透镜的形状...在复杂的光学系统中，如相机镜头、望远镜等，透镜制造公式依然发挥关键作用。...它连接了系统中所有透镜的物距、像距以及各自的曲率半径，以帮助我们理解和控制光线如何穿过各个透镜，并最终在成像平面上形成清晰的像。...尽管透镜制造公式可能在数学形式上较为复杂，但其本质上是一个指导我们理解和设计光学系统的重要工具。
焦距，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离 。具有短焦距的光学系统比长焦距的光学系统有更佳聚集光的能力。...简单的说焦距是焦点到面镜的中心点之间的距离。照相机中 焦距f<像距<2f 才能成像。 焦距也称为焦长，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指从透镜中心到光聚集之焦点的距离。...亦是照相机中，从镜片光学中心到底片、CCD或CMOS等成像平面的距离。具有短焦距的光学系统比长焦距的光学系统有更佳聚集光的能力。...具体的距离与被照的物体与镜头的距离（物距）有关，物距越大，像距越小，(但实际上总是大于焦距)。 ? 在空气中的薄透镜，焦距是由透镜的中心至主焦点的距离。...由于我们照相时，被照的物体与相机(镜头)的距离不总是相同的，比如给人照相，有时，想照全身的，离得就远，照半身的，离得就近。
针孔摄像机所成的像为物体的倒像。 从上图相似三角形可以得到像高： ? 其中h为物体高度，s为物体到投影中心的距离，c为像平面到投影中心的距离，常称为摄像机常数或者主距。...高斯光学认为同心光束通过由球面透镜构成的镜头后又汇聚到一点。高斯光学是理想化的光学系统，所有与高斯光学的背离均称作像差。...光学系统设计的目标就是使得镜头的结构在满足高斯光学基础上使入射角足够大，以满足实际应用。 ? 上图即为经典的高斯光学模型，其中同心光束通过透镜后汇聚到一点。我们来看一下厚透镜的原理。...1.3 厚透镜成像原理 从上图可以看出位于镜头前方的物体在镜头后成像。...同一个物体，物距越大，成像越小，而物距越小成像越大。然而这一特性，成为许多测量应用中的一大障碍，因为在测量行业，我们希望不同物距的相同物体通过镜头后的成像大小一致。
轴向放大率（Longitudinal Magnification）是描述在光学系统中，像的轴向尺寸与物的轴向尺寸的比值。在光学中，轴向放大率密切关联到foreshortening（透视压缩）效应。...foreshortening是一种视觉现象，当物体沿着视线方向延伸时，物体的尺寸看起来会比实际的小。这是因为我们观察的是物体的二维投影，而不是其三维实体。...轴向放大率较大，即像的轴向尺寸相对于物的轴向尺寸较大，那么foreshortening效应就更加明显，使得距离透镜较近的物体看起来更大，而远离透镜的物体则显得更小。这就是我们常说的"近大远小"效应。...在同样的物距条件下，焦距较长的透镜形成的轴向放大率更小，foreshortening效应更弱，物体的近大远小现象不明显；反之，焦距较短的透镜形成的轴向放大率更大，foreshortening效应更强，物体的近大远小现象就会更加明显...因此，轴向放大率、透镜焦距、以及foreshortening效应之间是紧密相连的。在设计和利用光学系统时，理解他们之间的关系对于控制和优化成像效果具有重要意义。
视场角 视场角在光学工程中又称视场，视场角的大小决定了光学仪器的视野范围。 ? 一般视场角越大视野范围越大，视场角越小视野范围越小。...相机接圈，可以增大焦平面到镜头的距离，使镜头拍摄物体的距离更近，相当于微距摄影，成像更大。 ?...畸变 一般来说，镜头畸变实际上是光学透镜固有的透视失真的总称，也就是因为透视原因造成的失真，这种失真对于照片的成像质量是非常不利的，但因为这是透镜的固有特性（凸透镜汇聚光线、凹透镜发散光线），所以无法消除...远心镜头主要弥补非远心镜头的以下特点; 1）由于被测量物体不在同一个测量平面，而造成放大倍率的不同； 2）镜头畸变大 3）视差也就是当物距变大时，对物体的放大倍数也改变； 4）镜头的解析度不高； 5）由于视觉光源的几何特性...； 3）当不清楚物体到镜头的距离究竟是多少时； 4）当需要检测带孔径、三维的物体时； 5）当需要低畸变、图像效果亮度几乎完全一致时； 6）当缺陷只在同一方向平行照明下才能检测到时。
01 光学系统的基本原理 1.1 主要名词解释 光心：光心是凸透镜的光学中心，即位于透镜中央的点。 主光轴：指通过光心垂直透镜的直线，也叫主轴，有且只有一条主轴。...，这种对应关系就是物与像的共轭关系 焦距：从物方主点P到主焦点的F之间的距离为前焦距 f（物方焦距），像方主点P'到像方焦点F'的距离为后焦距 f'（像方焦距） 物距及像距：物距为物方主点P到物平面的距离...1.2 薄透镜成像原理 大学物理光学实验的感觉。。。 机器视觉镜头是厚透镜，但是一般可以根据薄透镜的几何关系和参数计算，来作为选择镜头的依据。...凸透镜是折射成像，成的像可以是倒立、缩小的实像；倒立、等大的实像；倒立、放大的实像；正立、放大的虚像。如下表所示： ? 照相机或摄像机的镜头就是应用了表格中的第一行，物距大于两倍焦距的情况。...工作距离：一般指镜头前端到被测物体的距离，小于最小工作距离、大于最大工作距离的系统一般不能清晰成像。 景深：以镜头最佳聚焦时的工作距离为中心，前后存在一个范围，在此范围内镜头都可以清晰成像。
透过菲涅尔透镜形成更大视觉范围，呈现出近似于 120° 的视角，接近于我们观看世界的角度。瞳距有三档可调，掰动其中一边便可调节双瞳距离。...“瞳孔距离简称瞳距,正常值范围在58-64mm之间,本身是个人的遗传和发育决定的。瞳孔距离指的是双眼瞳孔正中心之间的长度, 百度百科 自己量下？...对于这个眼参数也需要这些参数 这里推荐这个书（我没有看过） 瞳距就是瞳孔的距离，正常人的双眼注视同一物体，物体分别在两眼视网膜处成像，并在大脑视中枢重叠起来，成为一个完整的、具有立体感的单一物体，这个功能叫双眼单视...医学上将眼球注视物体时向内侧斜视，称为内斜，也就是人们俗称的“斗鸡眼”。 配戴眼镜时需要测量瞳距，瞳距分为：远用瞳距，近用瞳距，常用瞳距。测定时，是按一定的距离测出这三种瞳距的。...现有的技术条件，要获得更大的视场角，只有一个解决方向，那就是人眼缩短与透镜镜片间的距离或增加透镜镜片的大小。缩短与透镜间的距离，由于透镜与眼睛的距离过近，会导致看不清画面、纱门效应严重或者伤害眼睛。
凸透镜成像有几个关键的点需要记住： 1、物距大于2倍焦距以外，实像； 2、物距等于2倍焦距，实像； 3、物距在1到2倍焦距之间，实像； 4、物距等于1倍焦距，不成像； 5、物距在1倍焦距以内，虚像。...； 4、像元尺寸：传感器上一个物理像元的尺寸，例如：7.4um x 7.4um； 5、传感器尺寸：像元尺寸乘以分辨率就是传感器尺寸； 6、焦距：指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离； 7、物距：...物体到透镜光心的距离； 8、光学放大倍率：一般的情况下是固定值，一般就是0.35倍-2.25倍或者是0.75倍-4.5倍； 9、工作距离：也就是物距； 10、曝光时间：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； 11、视场角：最边缘的入射光线在镜头中心组成的角度； 12、靶面尺寸：传感器成像的大小； 13、精度：传感器一个像素所代表的实际物体的尺寸是多少； 14、景深：在摄影机镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围...同样需要下面这些参数： 1、确定成像物体的尺寸：例如 AxB（单位：mm）; 2、工作距离暂定为C(单位：mm) 3、精度D(单位：mm/pixel) 4、物体运动速度为V(单位：mm/s) 5、景深E
编码光圈 而对焦扫描技术处理则是希望在单次曝光过程中移动传感器扫描不同的对焦距离，使得每个场景点最终的有效PSF都一致，然后再通过简单的去模糊方式得到全焦图像 ? 常规镜头不同物距的PSF不一致 ?...不同光学系统的图像重建能力 图中，第一行是各种不同的光学系统，第二行是在对焦平面上所成的像，第三行是物距大大偏离对焦面时所成的像。可以看对焦平面上普通相机最清晰，编码光圈也能呈现比较清晰的像。...但是在物体大大偏离对焦平面时，普通镜头和编码光圈所成的像都是特别模糊的，而且这时候也很难通过去卷积来恢复出清晰图像。...而对焦扫描、波前编码、晶格透镜这几种方法都对物距不敏感，可以看到在不同的深度所成的像的模糊程度都是一致的。...尽管晶格透镜的成像结果的模糊程度一致，但它在不同距离的PSF却是不一样的，因此对于晶格透镜还可以通过实现标定的方法，获取到实际场景的相对深度图。 ? ?
数据系统所处理的所有图像信息均需要通过镜头得到，镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。 1焦距 EFL 定义：透镜中心到像方焦点的距离。 光学系统中的焦距用来衡量光学系统汇聚或发散光线的能力。 ?...3畸变 Distortion 定义：光学系统中，由于光学透镜固有的透视失真导致实际成像相对于被摄物体的失真程度。...光学畸变 OP Distortion 光学畸变指的是物体经过光学系统所成的像对于物体本身而言的失真程度。...，其法兰距(法兰面距离感光芯片的距离)为17.526mm，螺纹规格:直径1英寸，螺距1-32UNF； CS接口是监控行业较为常用的一种接口，其法兰距(法兰面距离感光芯片的距离)为12.526mm，螺纹规格...等)和法兰距定义,种类较多； S接口是M接口的一种，规格：螺纹直径12mm，螺距0.5mm。
大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。 1.0 激光测距的优势： 激光测距技术与一般光学测距技术相比,具有操作方便、系统简单及白天和夜晚都可以工作的优点....、待测物和图像接传感器，分别放置在三个点上，构成三角形的几何结构，所以称为光学三角法基本原理如图2.1所示，由激光器发射出一束激光入射到待测物体表面后发生漫反射，反射光经成像镜透镜聚焦，成像在图像传感器的光敏器件上...在进行测量前一般有如下几步骤： 1.准直镜头 激光平行光学入射 2.对焦 即在基准面上观察光斑位置 是否在基准面原点位置 或在 X轴的轴线位置 3.基准面为一十字交叉的线条为相机软件显示 4.标定相机...该图激光线测量物体三维信息的示意图。...图中: i 为入射光;L 为透镜;N 为成像屏; u 为透镜L 的物距; v 为透镜L 的像距; O 为L 光轴与光线i 的交点; A 为物面上的光点; A′, O′分别为A , O 的像点; h 为物面上光点相对于基准面
在光学仪器中，以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。如图一。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，视场角越大，视野就越大，光学倍率就越小。...可加入一片焦距适当的凸透镜作为辅助镜片察看测量 结果。测量时应沿光轴方向前后移动被测镜头，直至观测的角度最大，即为该被测镜头的视场角。...（在透镜扭曲的的情况下，譬如鱼眼镜头，有扭曲的长段镜头可以比较低扭曲的短镜头有较宽的视角）[1] 视角也许可以用水平（从影像的左端至右端），垂直（从影像顶端至底端）或者斜角(从影像一角至对角)等方式计算出来...然而，除了宽角度镜头，他是合理的近似 α≈d/f 弧度或(180d/pi *f)角度. 有效焦距趋近等于标示的镜头焦距(F)，除了微距摄影镜头至拍摄物距离与焦距接近。...举例来说， 在放大倍率1:2的状况下， 我们发现 f=1.5F 而与一个对远处的物体具有相同焦距相比视角减少了33%。
4、工业镜头的视角，焦距 焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚...1）焦距的计算： 镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下： f＝wL／W f：镜头焦距 w：图象的宽度(被摄物体在ccd靶面上成象宽度) W：被摄物体宽度 L：被摄物体至镜头的距离 高度可以类比...W：最大可见物体宽度的一半 H：最大可见物体高度的一半 L：被摄物体至镜头的距离 垂直视角可以类比。...接收透镜将反射回来的红外光投射到镜头旁的两个硅探头上。镜头内的微处理器电路再根据镜头聚焦环的物理位置和CCD传感器上得来的数据计算出目标与摄像机之间的距离。...，如体育比赛； 广角镜头：拍摄风景及大场面焦距无限远； 鱼眼镜头：视角180度，畸变大，特殊用途； 微距镜头：拍摄较小物体近距离拍摄如小蚂蚁等； 超长焦镜头：可以拍摄月亮及星星； 变焦镜头：焦距可以根据拍摄物体改变的镜头
4、工业镜头的视角，焦距 焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚...1）焦距的计算： 镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下： f＝wL／W f：镜头焦距 w：图象的宽度(被摄物体在ccd靶面上成象宽度) W：被摄物体宽度 L：被摄物体至镜头的距离 高度可以类比...W：最大可见物体宽度的一半 H：最大可见物体高度的一半 L：被摄物体至镜头的距离 垂直视角可以类比。...接收透镜将反射回来的红外光投射到镜头旁的两个硅探头上。镜头内的微处理器电路再根据镜头聚焦环的物理位置和CCD传感器上得来的数据计算出目标与摄像机之间的距离。...拍摄远处人物特写及远处物体，如体育比赛； 广角镜头：拍摄风景及大场面焦距无限远； 鱼眼镜头：视角180度，畸变大，特殊用途； 微距镜头：拍摄较小物体近距离拍摄如小蚂蚁等； 超长焦镜头：可以拍摄月亮及星星
如果被拍摄的物体位置保持不变，镜头的焦距与物体的放大倍率会呈现正比例的关系，如果要用一个词来形容光学变焦的话，那就是“望远镜”。...对焦(调焦) 对焦概念 用凸透镜做照像机的镜头时，最清晰的像一般不会正好落在焦点上，或者说，最清晰的像到光心的距离(像距)一般不等于焦距，而是略大于焦距。...具体的距离与被照的物体与镜头的距离（物距）有关，物距越大，像距越小，(但实际上总是大于焦距)。 对焦实际上是调整整个镜头的位置(而不是镜头内的镜片)的位置，来控制像距，从而使成像最清晰。...被照的物体与相机(镜头)的距离不总是相同的，比如给人照像，有时，想照全身的，离得就远，照半身的，离得就近。要想照得到清晰的像，就必须随着物距的不同而改变感光面到镜头光心的距离。...图片 3、黄金多点取窗选择法 在实际场景中，往往包含多个不同的物体，物体的纹理以及距离摄像机的远近不尽相同。
相机成像模型 相机模型是光学成像模型的简化，目前有线性模型和非线性模型两种。实际的成像系统是透镜成像的非线性模型。最基本的透镜成像原理如图所示： ? 其中 u 为物距， f 为焦距，v 为相距。...根据透镜成像原理，三者满足关系式： ? 相机的镜头是一组透镜，当平行于主光轴的光线穿过透镜时，会聚到一点上，这个点叫做焦点，焦点到透镜中心的距离叫做焦距 f。...数字相机的镜头相当于一个凸透镜，感光元件就处在这个凸透镜的焦点附近，将焦距近似为凸透镜中心到感光元件的距离时就成为小孔成像模型。小孔成像模型如图所示： ?...这里为了计算方便，保持方向的一致性，我们往往将图像以光心为坐标原点，进行中心对称旋转，也就是将图像映射到光心和物体的中间，而物体在图像中的映射点，正好为物体与光心的连线和图像平面的交点。 ?...相机畸变模型 上面推导了相机投影成像的数学模型，但是上面是在理想状况下推导的，实际上由于相机光学系统存在加工和装配的误差，透镜就并不能满足物和像成相似三角形的关系，所以相机图像平面上实际所成的像与理想成像之间会存在畸变
，相距14米的物体的系统误差为5.7%，与传统方法相比提高了近9倍，距离误差是由于原型的光学分辨率降低，我们计划在未来的工作中进一步改进。...，从而节省了一组镜头和传感器的成本，此外，作为实现360度视野的一种方式，双曲线镜与鱼眼透镜相比具有成本效益，该光学系统设计用于满足14米距离物体5%的距离误差，当带有此摄像头的自动驾驶汽车进入十字路口时...主要内容 图1，（左）全向立体相机的光学设计，彩色线显示入射光线，这些光线被双曲镜反射并进入透镜系统。（右）按照光学设计建造原型。...全向立体相机的光学设计 全向立体相机的光学设计如图1的左图所示，该系统由两个双曲面镜、一个图像传感器和一个鱼眼状广角透镜单元组成，入射到双曲镜焦点的光线在透镜单元的方向上反射，并在图像传感器上成像，这意味着上下反射镜反射的光线分别构成上视图和下视图图像...作为未来的工作，光学分辨率的提高可导致精度的进一步提高。我们已经证明，我们的摄像头能够定位14米范围内的物体，如行人、其他车辆和障碍物。除了本文描述的距离测量外，自动驾驶还需要目标识别。
04 镜头参数 4.1 焦距 1）物理焦距 对于单片凸透镜来说，焦距通常指平行光线经凸透镜汇聚后一点到透镜中心的这段距离，如下所示。...通常，这个距离在制造完成后就不可变的，也就是说一块凸透镜的焦距是不会发生变化的。 ? 图10 单片凸透镜的物理焦距 但现代镜头通常由多片薄透镜组成，如图11所示: ?...为什么改变物体距相机的距离后，我们要重新进行调焦？ 原因如下：即使是同一个高度点，在不同距离上，摄影焦距也是不一样的，因而需要调焦，示意图如下，A1、A2的摄影焦距显然不一样： ?...06 相机和镜头选取 下面这些参数，主要用在相机、镜头选取的计算中： 工作距离（Working distance, WD）：镜头最外端到被测物体距离。...镜头焦距 根据相机CCD尺寸、工作距离、视场大小（物体的高/宽）计算所需镜头的焦距，如下： ?
视角 拍照最基本的是视角，这是凸透镜的成像原理，一个物体由无数个点光源组成，单个点光源从各个方向发出光线经透镜折射后都将汇聚在一点上，最终所有点光源都投射在一个平面上，也就是图像传感器的位置，形成清晰的倒像...其中平行光经透镜折射后将汇聚在焦点上，焦点到透镜的距离成为焦距。 ? 而物体到镜头的距离成为物距，传感器到镜头的距离成为像距。 ?...焦距、物距、像距三者满足高斯成像公式 1/u + 1/v = 1/f 可以看出，焦距越长或传感器越小，视角就越窄 ? 受手机尺寸限制，手机中的相机，像距很短，所以焦距也非常短，通常在4mm左右 ?...感光度 ISO 影响成像质量最核心的还是图像传感器（Sensor）， Image Sensor是一种将光学信号（影像）转换成电子信号的设备，广泛应用在数码相机和其他电子光学设备中。...影响人的主观视觉感受及对目标的观测，所以进行降噪，但是降噪一般伴随着细节的损失； LSC： 镜头亮度矫正（lens shading corr）由于镜头光学系统原因（CRA），sensor中心光轴附件的pixle
▲长按关注「计算机视觉工坊」公众号 04 镜头参数 4.1 焦距 1）物理焦距 对于单片凸透镜来说，焦距通常指平行光线经凸透镜汇聚后一点到透镜中心的这段距离，如下所示。...通常，这个距离在制造完成后就不可变的，也就是说一块凸透镜的焦距是不会发生变化的。 ? 图10 单片凸透镜的物理焦距 但现代镜头通常由多片薄透镜组成，如图11所示: ?...为什么改变物体距相机的距离后，我们要重新进行调焦？ 原因如下：即使是同一个高度点，在不同距离上，摄影焦距也是不一样的，因而需要调焦，示意图如下，A1、A2的摄影焦距显然不一样： ?...06 相机和镜头选取 下面这些参数，主要用在相机、镜头选取的计算中： 工作距离（Working distance, WD）：镜头最外端到被测物体距离。...·镜头焦距 根据相机CCD尺寸、工作距离、视场大小（物体的高/宽）计算所需镜头的焦距，如下： ?
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