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进口50mm级定焦镜头对比评测

时间:2012-06-29来源:shixinhua.com 作者:石鑫华 点击:
国产50mm
UTRON FV-5025
VST SV-5018
VST VS-TC1.5-70
Computar TEC-M55
工业镜头成像质量对比评测

        在机器视觉领域,成像质量影响最大的是光源,然后是相机,再然后是镜头。别看一个小小的镜头,人眼看不到什么区别。其实他们之间,还是有很大区别的。可以看得到的如光圈大小、对焦范围等,不太容易看到的如畸变、景深、分辨率、通光率等等。这些参数对成像总是会有一些影响。
        本次评测,我们主要来看一看国产的500万像素级工业镜头5020,Utron的百万像素镜头FV-5025,VST的百万像素镜头SV-5018, VST的远心镜头VS-TC1.5-70,以及Computar的远心镜头TEC-M55。
工业镜头
图1参与评测的镜头相机光源样品等
1、VS-TC1.5-70;2、SV-2514H(不参与评测);3、SV-2514(不参与评测);4、SV-5018;5、FV-5025;6、TEC-M55;7、国产50mm;8、凯瑞斯CSR-24-ICOB同轴光源(评测用光源);9、BASLER PIA2400-17gm(评测用相机);10、AVT Stingray F504B(未参与评测);11、AVT Guppy F503C(未参与评测);12、40mm延长管;13、检测目标
先来看一下其基本参数:
项目 国产50mm FV- 5025 SV-5018 VS-TC1.5-70 TEC-M55
焦距(mm) 50 50 50 WD=69.5 55
镜头类型 CCTV CCTV CCTV 远心镜头 远心镜头
分辨率 五百万像素 百万像素 百万像素 NA=0.048 百万像素
最大光圈 2.0 2.5 1.8 15.6 2.8
支持传感器 2/3” 2/3” 2/3” 2/3” 2/3”
接口 C C C C C
畸变 <0.1% <0.1% 0.05% <0.1% <0.1%
视场角/放大倍数 12.4°@D - 10°@H 1.5x 9.2°@H
尺寸(mm) φ38.5x44.9 - φ32x42 φ31x67 φ53x92.9
重量(g) 152 - 100 42 320
成本 较贵 一般 一般 较贵 比较贵
表1 各镜头基本参数对比
 
        因为VS-TC1.5-70是一款标准的远心镜头,结构与其它四款镜头都不一样,无光圈调整环,无对焦调整环,因此其参数与其它有出入也是正常的。看其它四款镜头,国产50mm是500万像素级的镜头,而其它的三款,均是百万像素级的。光圈上则SV5018高出许多,可以做到F1.8的大光圈。支持的传感器尺寸以及接口上,五款镜头都是一样的。均支持最大2/3”的传感器,标准C接口。畸变率上,则SV-5018表现略好一些,为0.05%,其它的为0.1%。而物理尺寸、重量上,因为镜头本身的结构不一样,如TEC-M55要大许多。所以这些参数上没有太多可比较的。如果需要认真的对比,则需要拿各厂商同样的镜头进行对比,那样才会有意义。我们这里重点测试的是镜头在500万CCD相机下边缘表现力如何。
         先上五张以上五款镜头拍摄的原始图像(可拖拽或另存为查看大图):
检查目标
图2、BASLER PIA2400+国产50mm(WD:53)+40ET+CSR-24-ICOB(LWD:-75mm)
检查目标
图3、BASLER PIA2400+Utron FV-5025(WD:70)+40ET+CSR-24-ICOB(LWD:-75mm)
目标成像
图4、BASLER PIA2400+VST SV-5018(WD:75)+40ET+CSR-24-ICOB(LWD:-75mm)
不同相机成像
图5、BASLER PIA2400+VST VS-TC1.5-70(WD:70)+CSR-24-ICOB(LWD:-75mm)
BASLER成像
图6、BASLER PIA2400+Computar TEC-M55(WD:75)+40mmET+CSR-24-ICOB(LWD:-75mm)
     从整体上来看,各个镜头在同样的相机、光源条件下,成像上是没有太多差距的,边缘如果有灰度不均匀,可能是光源位置不同千万的,影响不大。重要观察轴尺寸位置的效果。如图7所示:
镜头成像对比
图7 各镜头成像整体上无差别
        现在我们来看一下,各镜头成像后边缘的表现情况,选择区域是轴上某个地方有些小“毛刺”的地方。如图8所示:
放大观察区域
图8 选择的放大区域
        下面将这些区域进行放大,查看其边缘表现情况,如图9所示:
镜头成像细节对比
图9 左上为国产50mm镜头成像、中上为Utron FV5025镜头成像、右上为VST SV-5018镜头成像、左下为VST VS-TC1.5-70镜头成像、右下为Computar TEC-M55镜头成像
 
        从图9中可以看到,边缘最好的是右上的VST SV-5018成的像,过度区域只有2个像素,毛刺也表现的很清楚。左上的国产50mm成像不如其它镜头的成像,过度区域大概有六七个像素;中上的FV5025则表现出了四五个像素的变化;左下的图的VST VS-TC1.5-70,过度区域有三个像素左右(因为拍摄时轴转动了,无“毛刺”);右下的TEC-M55则表有三四个像素的过度区域。利用我们相机评测中的知识,可以知道边缘过度区域越少越好。因此VST的镜头在这些镜头中的表现最佳,因为其有更好的边缘过度区域。对图像处理会带来更好的稳定性。而国产的50mm镜头在这里表现一般,难道是因为其分辨率高了,对光源平行度要求也比较高?如果光源不平行,会不会影响到镜头物体本体的光照呢?这个疑惑留待下次再进行验证。
        我们这里重点只比较了各镜头在边缘成像上的优劣,并没有比较其畸变、景深、价格等方面的参数。因此并不能说某款镜头就一定比另的好。如TEC-M55的镜头虽然边缘表现力在这里不如SV-5018,但是其是一款Telecentric(焦阑、远心)镜头,因此其在同一视野里多目标物体拍摄时,肯定会有优势,因为其是远心镜头,可以做到看各个位置的物体都以相同的角度拍摄,而普通的CCTV镜头,中间的目标是垂直拍摄的,而边缘的目标则是倾斜拍摄的。如果在一些如引脚、针脚、PIN距等测试测量上,远心镜头有其自身的优越性。因此TEC-M55比SV-5018贵几倍也就可以理解了。
        我们做这个测试,是为了验证,在同样的条件下,镜头对边缘成像到底有何影响。从中也可以知道,不同厂商的镜头在边缘成像上是有所不同的。而具体如何选择,还是那句话:看您的需求。根据不同的项目要求,可以选择不同的方案,以达到测试测量的目的,并不是说镜头或相机本身越好,整个系统就越好。镜头、相机质量越好,成本也越高。
 
 
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