前面讲到，机器视觉中，相机，镜头，光源这三大基础件时构成视觉检测的基本的硬件，相机时图像的大脑，那镜头就是图像的眼睛，只有选择一个好的镜头才能将视觉画面呈现出来，才能检测到对应的物体缺陷，下面就工业领域常见的镜头做一个做一个简单的介绍。
镜头知识
工业镜头是专门为工业应用设计的成像光学组件，与普通相机镜头相比，它更注重可靠性、精确性、环境适应性和特殊功能，以满足工业检测、机器视觉、自动化生产等领域的严苛要求。 他有许多的特点，例如： 高的光学性能和精度：超低畸变和高分辨率，对比度和锐度也要比普通镜头要低 机械结构稳定：其外壳采用金属，具有一定的抗冲击抗震动能力 接口丰富： 标准C口、CS口、F口等，易于与工业相机集成
镜头分类
- 定焦镜头： 最常用，焦距固定，结构简单，性价比高。
- 变焦镜头： 焦距可调，适用于需要灵活视野的场合，但精度通常低于同级定焦镜头。
- 远心镜头： 消除透视误差，提供近乎零畸变的图像，用于精密测量。
- 微距镜头： 专为极近距离、高倍率拍摄设计（如PCB元件检测）。
- 线扫描镜头： 配合线阵传感器，用于连续扫描运动物体（如纺织品、板材）。
其中最频繁使用的莫过于变焦镜头和远心镜头了，大多数应用场景中这两个搭配起来使用都能够较好的解决实际的检测需求，当然线扫镜头也会用到，只不过其使用度没有其他镜头高。
镜头对应的几个重要参数：
靶面尺寸：镜头像面尺寸必须大于等于传感器尺寸，镜头尺寸如果小于传感器尺寸，则会在图像四周出现黑边
焦距：焦距是从镜头的中心点到焦平面上所形成的清晰影像之间的距离; 焦距数值小，视角大，所观察的范围也大；焦距数值大，视角小，观察范围小。
光圈：FNO 表征镜头通光量的多少，光圈的常见定义：FNO (F#)，NA
F 值越小，光圈越大，F 值越大，光圈越小。FNO= f/D
分辨率：分辨率代表镜头记录物体细节的能力，以每毫米里面能够分辨黑白对线的数量为计量单位：“线对/毫米”（lp/mm）。分辨率越高的镜头成像越清晰。
场视角： 镜头在其接收元件上所能看到的空间范围叫做视场角；相同焦距的镜头搭配sensor 尺寸越大视场角越大；视场角越大，视野就越大，光学倍率就越小。通俗地说，目标物体超过这个角就不会被收在镜头里。
景深：景深是指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，其影像仍然清晰的范围。
景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化。光圈越大，景深越小；焦距越长，景深越小；拍摄距离越小, 景深越小.
接口：
M 58 接口 (29 MP 面阵用 M 580.75 螺纹)
M 42 接口 (2 K 线阵用 M 421 螺纹)
M 12 接口 (M 120.5 螺纹)
F 接口: (尼康相机的标准卡扣, 一般用于大靶面相机)
C/CS 接口: 大部分普通工业相机
可以通过使用一个 5 mm 的垫圈 (C/CS 连接环) 将 C 接口镜头安装到 CS 接口的摄像机上。CS 口镜头不能搭配 C 口相机
FA 镜头
FA 镜头全称Factory Automation 即工厂自动化, 其广泛用在工厂自动化设备，机器视觉和智能检系统中。
他相较于远心镜头，最明显的一点在于其焦距和光圈大小是可以手动进行调节的，从而其运用场景较为广泛和频繁；
以长步道镜头为例：
其中最值得注意的则是一个像素和焦距，静止状态下像素越高代表物体在视野中的图像越清晰，反之在运动状态下则不一定，就是运动中拍照的话像素越高其速度不能太快，否则同等条件下图像可能会变得模糊
以长步道的镜头为例，这是一个 25 mm 焦距的 FA 镜头，其中数字越大代表可以照射的视野就越窄，反之越大；在实际应用中可以理解为越大物料使用应使用小焦距的镜头，越小的物料则需使用大焦距的镜头（当然也可以使用小焦距的，只不过此时会丢失精度，即画面中的物料会变得很小）
挑选镜头需要注意几个关键的参数：焦距，芯片尺寸，镜头接口；
焦距：这个就不用多介绍了，这是看到物料的基本条件，根据大小小大的准则进行选择即可
芯片尺寸：这个就要看相机的 CMOS 的尺寸了，一般不小于对应的相机尺寸，否则在实际成像中会看到四个黑边，影响实际成像的效果
镜头接口：这个是因为不同的相机的适配接口情况有所不同，假如选择镜头接口不适配相机口的话就接不上去，一般是 CS 接口和 C 接口螺纹连接是一样的，区别在于 C 接口的后截距较长，CS 接口的后截距比较短，故 CS 型接口的相机使用 C 接口是需要外接一个圈，C 接口的相机则不能使用 CS 型接口的镜头；即 CS 型接口的相机兼容 C、CS 型接口镜头，而 C 接口相机则只兼容 C 型接口镜头
如图所示：说明该镜头是 500 W 像素的，其可以像下兼容相机，即适配500 W, 300 W，200 W 相机
光圈调节：这个主要是调节相机的进光量的，其中数值越大即 F 值越大，对应的进光量越小，画面就越暗，反之则越亮；
焦距调节：这个主要是调节对焦的，在实际对物料进行打光测试中，通过手动调节确保其完整清晰的看到物体表面；类似手机拍摄中相机对焦的原理一样，离得太远则看不清离得近也是，只有在一个合理范围内才能拍的清楚。
锁定螺丝：这个可以自由固定，其中镜头环身有多个螺纹孔，通过将螺丝旋转进去可以将光圈或者焦距锁定在对应的数值范围，为了更好的后期进行打光测试等，在实际生产中也是必需的，不然稍微变动一点，则可能会影响成像的效果。
常用的镜头参数：
光圈与景深：光圈越大，则其对应的景深则越小，反之则越大；他们之间为反比关系
焦距与景深：镜头的焦距越长，景深则就越小，反之则越大；他们之间为反比关系
工作距离与景深：工作距离越远，景深则就越大，反之则越小；他们之间为正比关系
镜头接圈：
主要的作用是可以将检测视野缩小，便于将图像放大
优点：减小工作距离，放大图像
缺点：其会使得景深减小，在一些需要景深大的场景则会影响很大（当然也可以通过缩小光圈保持景深不变）
远心镜头
工业远心镜头是一种为纠正传统工业镜头视差而设计的高端光学镜头，他相较于普通的 FA 镜头有着高的分辨率，超宽景深和超低畸变以及独有的平行光设计。
远心镜头光路
物方远心：
将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上，物方主光线平行于光轴，主光线的会聚中心位于物方无限远。它可以消除物方由于调焦不准确带来的读数误差。
像方远心：
把孔径光阑放置在光学系统的物方焦平面上，像方主光线平行于光轴，主光线的会聚中心位于像方无限远，能消除像方调焦不准引入的测量误差。
两侧远心：
综合了物方和像方远心的双重作用，主光线在物方和像方都平行于光轴，可提供更高的精度和均匀性。
以灿锐远心镜头为例：
这是一个固定倍率的远心镜头，其中首先需要注意的是远心镜头的光路，根据实际检测选择
倍率：和 FA 镜头的焦距一样，远心镜头的倍率数值越小，则视野就越大，反之；
工作距离：这个和 FA 镜头焦距同理，由于远心镜头的焦距是固定的，因此只有在这个距离上才是最清晰的
景深：这个是固定的值，相较于 FA 镜头而言没有那么灵活
接口：这个和 FA 一样，在适配相机口上要选择可以适配的上的
芯片尺寸：不低于相机传感器尺寸即可，否则和 FA 一样会出现黑边
FA 与远心的区别
与 FA 镜头相比，远心镜头通常具有以下特点：
消除透视误差：在景深范围内，物体沿光轴方向移动时，其在图像传感器上成像的大小几乎不会改变，测量结果不会因物体位置的微小变化而产生误差。
保证边缘垂直成像：通过平行光路设计，确保物体边缘的光线垂直入射到图像传感器上，使物体边缘在图像中呈现垂直、无畸变的效果。
高分辨率与低畸变：通常具有较低的畸变和较高的分辨率，能提供清晰、准确的图像，满足工业机器视觉等高精度应用的需求。
镜头选型
镜头的选型大致分为以下几个方面：
- 根据相机的芯片大小和工作空间限制确定使用镜头的焦距或者放大倍数
- 考虑是否需要远心镜头
- 确定镜头分辨率
- 确定畸变能否满足要求
- 景深是否满足要求
- 镜头是否兼容相机芯片尺寸；如果靶面尺寸大于相机的 CCD 或者 CMOS 尺寸的话，成像会出现黑边
- Tips: 也可以借助相应的镜头选型工具进行辅助选择例如海康的镜头选型工具也可以参考下面的镜头选型大概流程
