機(jī)器視覺定位（焦點(diǎn)與定焦）

2022-08-24 10:00:00 精質(zhì)視覺

　　機(jī)器視覺定位(焦點(diǎn)與定焦)

　　焦點(diǎn) (focal point、focus)：

　　對于一個(gè)理想透鏡而言：遠(yuǎn)處的物體可以近似地看成時(shí)位于無限遠(yuǎn)處。

　　該無限遠(yuǎn)處的物體上任何一點(diǎn)發(fā)出的到達(dá)理想透鏡的光線，可以看成是平行光。

　　所謂“光軸”就是一條垂直穿過理想透鏡中心的光線。

　　與光軸平行的光線射入凸透鏡時(shí)，理想的凸鏡應(yīng)該是所有的光線會(huì)聚在透鏡后面一點(diǎn)上，這個(gè)會(huì)聚所有光線的一點(diǎn)，就叫做焦點(diǎn)。例如使用放大鏡將太陽光聚光后，形成最小點(diǎn)的就是焦點(diǎn)。

　　焦點(diǎn)一定在光軸上。

　　在光學(xué)術(shù)語上，以透鏡為界：

　　被攝物體所在的空間稱為“物方空間”;

　　被攝物體所發(fā)出的光穿越透鏡在透鏡后面形成的像所在的空間稱為“像方空間”;

　　在像方空間所形成的焦點(diǎn)稱為“像方焦點(diǎn)”或“后焦點(diǎn)”;

　　反之，從像方開始，投射出與光軸平行的光線，并在透鏡物體空間所形成的焦點(diǎn)，稱為“物方焦點(diǎn)”或“前焦點(diǎn)”。

　　一個(gè)透鏡得軸向厚度與其直徑、物距、像距以及焦距相比顯得很小，就可以認(rèn)為該透鏡是薄透鏡。　　主點(diǎn) (Principal point)：

　　一片薄的雙凸透鏡的焦點(diǎn)距離，一般指鏡片的中心到焦點(diǎn)為止的光軸上的距離，這個(gè)鏡片的中心叫做“主點(diǎn)”。

　　實(shí)際的鏡頭都是由數(shù)片凸透鏡和凹透鏡組合而成，無法直接分辨出主點(diǎn)的位置。

　　這兩個(gè)交點(diǎn) h 和 h’ 就叫做主點(diǎn)，其中 h 為前主點(diǎn)(主點(diǎn))，h’ 為后主點(diǎn)(第二主點(diǎn))。

　　如下圖所示，假設(shè)從 a 射入的光線，折射之后通過 n 和 n’ 致到達(dá)了 b 。對于光軸而言，a-n與 n’-b 之間產(chǎn)生相似的角度，因此，在光軸上可以得出 h、h’ 兩個(gè)交點(diǎn)。

　　前主點(diǎn)與后主點(diǎn)之間的距離稱為主點(diǎn)間隔。

　　攝影鏡頭從后主點(diǎn)(h’)到后焦點(diǎn)的距離就是焦點(diǎn)距離。　　焦點(diǎn)距離(focal length)

　　望遠(yuǎn)型鏡頭和逆望遠(yuǎn)型(retrofocus lens)鏡頭的后主點(diǎn) h’ 的位置，如下圖所示。　　雖然鏡頭的種類不同，會(huì)有主點(diǎn)的前后關(guān)系位置相反，或者 h’ 落到組合的鏡頭之外的現(xiàn)象發(fā)生。無論何種情況，從后主點(diǎn) h’ 到后焦點(diǎn)之間的距離，就是焦點(diǎn)距離。

　　當(dāng)焦點(diǎn)在無限遠(yuǎn)時(shí)，鏡頭片鏡片面的頂點(diǎn)到膠片平面在光軸上之間距離，稱為后焦距離。　　后焦距離(back focus)

　　單反機(jī)由于其工作原理，在動(dòng)作過程重，反光鏡必須往上翻起。所以，后焦距離比較短的廣角鏡頭，反光鏡會(huì)碰到組鏡片。所以，單反機(jī)用的廣角鏡頭，必須采用后焦距離比較長的逆望遠(yuǎn)型鏡頭。