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关于相机的选型和镜头的选型参考：【机器视觉】——相机和镜头的选择
一、相关概念
1、相机
相机的核心部件是感光元件，其作用主要是用于接收光信号，然后相机将光信号转化为电信号，电信号转化为数字信号，然后将数字信号解析成一张图像。相机按照色彩分为黑白相机、彩色相机；按照用途分为工业相机、普通相机、单反等；按照实现原理分为线阵相机、面阵相机；按照精度分为普通相机、高精度相机等。
相机的主要参数：像元尺寸、分辨率、增益、光圈大小
2、镜头
镜头的唯一作用就是将光信号聚集在相机的感光元件上，使得更好地成像。
镜头主要参数：焦距
镜头通过调整焦距可以来调整相机的视野，焦距越大，视野越小；焦距越小，视野越大
二、相关参数
1、相机参数
1）芯片尺寸
芯片尺寸其实就是感光元件的尺寸，它是由一个个小的像元排列成一个矩形组成的，用于接收光信号。一般芯片尺寸的表示如下所示。
给出的是16和芯片尺寸对角线的长度的比值，一般相机还会给出芯片的长宽比（这个长宽比其实就是图像的长宽比），根据这两个数就可以计算出芯片尺寸的大小
当然一般我们已知分辨率和像元尺寸也可以求解芯片尺寸的大小
尺寸是以有效面积（宽x高）或以对角线大小（英寸）来表示的，常见的尺寸如下：
传感器尺寸越大，一定程度上表示相机可容纳像素个数越多，成像的画幅越大。
单位：mm
2）像元尺寸
构成芯片的最小单元的尺寸，芯片上的一个像元对应到图像上就是一个像素.像元尺寸其实就是图像像素在实体上的具象化，也是构成芯片最小单元的尺寸，一般是mm表示
像元尺寸就是每个像素的面积。单个像素面积小，单位面积内的像素数量多，相机的分辨率增加，利于对细小缺陷的检测和增大检测视场。随着像素面积的缩小，满阱能力（每个像素能够储存的电荷数量）也随之减小，造成相机动态范围的降低。
单位：mm
3）分辨率
分辨率通俗理解就是相机拍照得到的一幅图像的大小，比如图像大小为H*W，则相机的分辨率为H*W。从芯片角度理解，分辨率等于芯片上像元的组成个数，比如芯片上有H*W个像元，那么一幅图的分辨率就是H*W，因此一个像元就对应于图像上的一个像素，像元越多，成像越精细。
分辨率越高，得到的图像越清晰，图像细节就越多。分辨率的高低主要和相机的感光元件也就是芯片的精度有关
单位：像素（piex）
6）芯片、像元、图像、像素的关系
7）增益
增益其实就是相机在暗环境下给图像的增幅，使其更加的亮
2、镜头参数
参考：https://blog.csdn.net/weixin_42258743/article/details/107378389
1）光圈
光圈（Aperture），是相机镜头中由几片极薄的金属片组成，中间能通过光线。通过改变孔的大小来控制进入镜头的光线量。光圈开得越大，通过镜头进入的光量也就越多。光圈的值通常用f/1， f/2来表示。数字越大，光圈越小，反之则越大。
当快门速度不变时，合适的光圈大小能带来正常的曝光。如果光圈过大，会导致曝光过度，过小则会导致曝光不足。
光圈除了用来调节曝光量，最重要的是控制图片的景深。景深与光圈的关系是，光圈越大，景深越浅，光圈越小，景深越深。光圈越小，f相对应的数值越大。比如f/22的光圈小于f/16的光圈。
那什么时候用小光圈或者大光圈呢？这就要参考两个因素：快门和景深。
快门（Shutter）：是控制光线进出的闸门。假设其他因素不变，快门速度越高，能够通过镜头进入的光线也就越少，反之，就越多。如果你把快门速度设置得很快，例如1/500 秒，那么光进入相机的时间非常短，有可能会导致曝光不足。这时就应该调大光圈，使更多的光线在短时间内进入，以弥补之前光线的不足。因此得出结论：快门速度快，调大光圈；快门速度慢，调小光圈。 一般情况下，保持一定的曝光量，快门和光圈有以下的组合：f2, 1/500，f2.8, 1/250，f4, 1/125，f5.6, 1/60，f8, 1/30，f11, 1/15。
景深（Depth of field）：你对景深的选择也将影响到所用的光圈大小。如果你希望突出某一个体，体现其特质，那么你可能会选择浅景深，把前后背景的模糊作为主体的衬托。浅景深对应的是大光圈。
2)焦距
指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离。这里的光心其实就是镜头的凸镜。
焦距越大，可视距离越大，视场角越小（即近处的视野小了）
三、选择相机
相机的选择主要是根据分辨率来进行选择的
1、主要依据
黑白/彩色相机：若任务是跟颜色有关的则选择彩色相机，否则选择黑白相机，一般测距选择的均为黑白相机；
帧率：若涉及到视频，则根据需求选择高帧率的相机，帧率表示的是每秒捕捉的图像数，帧率越高，得到的图像越多；若其实拍图像，则帧率关系不大，低帧率相机即可
线阵/面阵相机：线阵相机得到的图像是长条的，宽度只有几个像素值，主要用于连续的材料的表面检测；面阵应用比较广泛，一般都1是使用面阵
传输接口：根据控制端的接口来确定
分辨率：根据物体大小、精度来确定
2、分辨率选择步骤
1）分析任务需求；
2）确定任务的精度μ以及任务目标的大小（这里的大小指的是外接矩形的大小）h*w;
3）根据2）计算最低分辨率，计算如下：
4）由3）得到 最小的分辨率，选择的相机大于Hmin*Wmin即可
5）根据4）选择好了相机，记录相机的相关参数
四、选择镜头
1、主要依据
镜头选择的主要参数是焦距，因为镜头是和相机搭配使用的，所以焦距的确定和相机芯片尺寸、物体大小、物距有关
2、焦距选择步骤
1）计算芯片尺寸——两种方法
法一：根据相机芯片尺寸换算成mm
芯片尺寸1/1.8‘’，芯片尺寸比例：4:3
则芯片对角线长度为16/1.8 = 8.88mm
再利用勾股定理列方程组：即可计算芯片的长和宽：V = 5.3mm , H = 7.1mm,近似
法二：根据芯片尺寸、像元尺寸和分辨率的关系求解
假设我们根据分辨率来选择好了相机，相机的分辨率为H*W，则表示芯片纵向有H个像元，横向有W个像元，则芯片的尺寸就会等于像元尺寸*像元个数
芯片长边尺寸 = 长边分辨率 * 像元长边尺寸
芯片短边尺寸 = 短边分辨率 * 像元短边尺寸
2）确定物体大小
即检测对象的长宽，长为a,宽为b，这里其实就是确保相机能够将物体完整拍摄进去
3）确定物距范围
物距指的是透镜中心到物体的距离，简单理解就是镜头到物体上表面的距离，如下图f
假设物距用WD表示，范围为WDmin - WDmax
4)计算焦距
上式我们选择长或者宽进行计算，然后计算得到焦距的范围
f 属于【fmin,fmax】——我们选择镜头焦距范围包含这个区间即可
5）确定镜头的最大视野
由4）选择好了镜头，假设镜头的焦距为F
则视野为：
视野表示：能够拍摄物体的最大尺寸
五、实例
可见WD为200mm时，相机的实际可达视野为28.8mm*21.6mm,实际物体大小为28mm*7mm，可以将物体完整记录
实际拍照如下：
这里主要是为了记录选型的流程，选择的不一定是最合适的。
参考：