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，在对同样大的视场成像时，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

          像素尺寸 = 产品短边尺寸/所选相机短边像素数

        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

                曝光时间是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，</