對于機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來說，由于市場上存在諸多不同類型、不同分辨率和不同圖像失真特性的鏡頭產(chǎn)品可供選擇，因此針對某一特定應(yīng)用，在選擇鏡頭時(shí)進(jìn)行性價(jià)比權(quán)衡，變得更加復(fù)雜。
定焦鏡頭由于成本低廉，仍然是許多機(jī)器視覺系統(tǒng)的中流砥柱；同時(shí)市場上也存在著其他諸多鏡頭選擇，包括變焦距、縮放、遠(yuǎn)心、360°光學(xué)和液體等鏡頭產(chǎn)品，每種鏡頭都在滿足特定應(yīng)用方面具有自身的獨(dú)特優(yōu)勢。
通過改變鏡頭的焦距，可以獲得不同大小的視場（FOV）。選擇鏡頭的正確焦距，取決于物體距相機(jī)/鏡頭系統(tǒng)的工作距離、所要求的視場和圖像傳感器的尺寸，鏡頭的焦距可由以下公式確定：焦距=放大倍數(shù)×工作距離/（1+放大倍數(shù)）其中，放大倍數(shù)= 傳感器尺寸/FOV。
因此，對于相同的工作距離，傳感器尺寸越大，產(chǎn)生的視場也越大
在選擇鏡頭時(shí)，鏡頭的分辨率必須要與相機(jī)圖像傳感器的特性相匹配。
要做到這一點(diǎn)，必須要了解相機(jī)中使用的圖像傳感器的特性。相機(jī)的分辨率取決于圖像傳感器的像素尺寸，其可以按照線對/mm（lp/mm）的方式計(jì)算如下：1000（lp/mm）/2×像素尺寸（μm）
一個(gè)物體能夠在多大的范圍內(nèi)移動(dòng)、并且其成像后仍然看起來大小相同，這個(gè)距離稱為放大景深。放大景深與圖像清晰度景深不同，后者是我們通常所理解的景深。
相比于傳統(tǒng)鏡頭，遠(yuǎn)心鏡頭通常體積較大且比較昂貴，因?yàn)樗枰^多的鏡頭元件，并且鏡頭需要與被成像的物體一樣大。目前市場上有三種類型的遠(yuǎn)心鏡頭——物方遠(yuǎn)心鏡頭、像方遠(yuǎn)心鏡頭和雙遠(yuǎn)心鏡頭。
雖然許多制造商都提供這三種類型的遠(yuǎn)心鏡頭，但是像方遠(yuǎn)心鏡頭更常用于圖像投影設(shè)備中，在機(jī)器視覺領(lǐng)域的應(yīng)用較為少見。例如在光刻系統(tǒng)中，投影鏡頭是典型的像方遠(yuǎn)心鏡頭，用于將光刻掩模成像到硅晶片上。這種像方遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點(diǎn)是，它們能在視場范圍內(nèi)提供均勻的光透射。
在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，最常用的遠(yuǎn)心鏡頭是物方遠(yuǎn)心鏡頭和雙遠(yuǎn)心透鏡。物方遠(yuǎn)心鏡頭比雙遠(yuǎn)心鏡頭需要更少的鏡頭元件，因此也更加便宜。
物方遠(yuǎn)心透鏡在物體側(cè)是遠(yuǎn)心的；而雙遠(yuǎn)心鏡頭在物體側(cè)和成像側(cè)都是遠(yuǎn)心的，即使在相機(jī)內(nèi)的成像器不能保證總是處于光路中的精確位置的情況下，雙遠(yuǎn)心鏡頭也能提供恒定的放大率。這種雙遠(yuǎn)心鏡頭經(jīng)常與準(zhǔn)直背光照明器一起使用，以保證高對比度圖像，從而實(shí)現(xiàn)精確的圖像測量。
使用多臺(tái)相機(jī)成像物體的頂部和側(cè)面，可以完成這個(gè)任務(wù)。在這里，可以使用多臺(tái)相機(jī)、安裝支架和軟件校準(zhǔn)程序?；蛘?，物體可以圍繞單臺(tái)線陣相機(jī)或面陣相機(jī)的視場旋轉(zhuǎn)，以捕獲物體的360°全方位圖像。這種方法需要更加復(fù)雜的機(jī)械工程，因?yàn)樵谕瓿珊细?不合格判定之前，物體必須執(zhí)行停止、旋轉(zhuǎn)和檢測等工序。
盡管目前可用的鏡頭能夠滿足許多機(jī)器視覺應(yīng)用的需求，但是更專業(yè)的機(jī)器視覺系統(tǒng)可能需要定制的鏡頭和涂層。
定焦鏡頭由于成本低廉，仍然是許多機(jī)器視覺系統(tǒng)的中流砥柱；同時(shí)市場上也存在著其他諸多鏡頭選擇，包括變焦距、縮放、遠(yuǎn)心、360°光學(xué)和液體等鏡頭產(chǎn)品，每種鏡頭都在滿足特定應(yīng)用方面具有自身的獨(dú)特優(yōu)勢。
確定焦距
在選擇任何特定的鏡頭之前，必須確定其焦距。焦距的選擇取決于成像缺陷所要求的分辨率、被成像物體的大小以及物體與相機(jī)的距離。這里所說的焦距，是指鏡頭的光心和相機(jī)的圖像傳感器之間的距離。
通過改變鏡頭的焦距，可以獲得不同大小的視場（FOV）。選擇鏡頭的正確焦距，取決于物體距相機(jī)/鏡頭系統(tǒng)的工作距離、所要求的視場和圖像傳感器的尺寸，鏡頭的焦距可由以下公式確定：焦距=放大倍數(shù)×工作距離/（1+放大倍數(shù)）其中，放大倍數(shù)= 傳感器尺寸/FOV。
因此，對于相同的工作距離，傳感器尺寸越大，產(chǎn)生的視場也越大
在選擇鏡頭時(shí)，鏡頭的分辨率必須要與相機(jī)圖像傳感器的特性相匹配。
要做到這一點(diǎn)，必須要了解相機(jī)中使用的圖像傳感器的特性。相機(jī)的分辨率取決于圖像傳感器的像素尺寸，其可以按照線對/mm（lp/mm）的方式計(jì)算如下：1000（lp/mm）/2×像素尺寸（μm）
定焦or變焦？
定焦鏡頭因?yàn)槭褂酶俚墓鈱W(xué)元件、具有低光學(xué)失真和相對便宜等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)器視覺系統(tǒng)中被廣泛使用。然而，在某些應(yīng)用中，可能需要改變視場，特別是系統(tǒng)設(shè)計(jì)可能會(huì)隨時(shí)間而改變的情況，或是系統(tǒng)集成商需要為某一應(yīng)用確定合適的焦距的情況。在這種情況下，可以選擇變焦距鏡頭。不同于縮放鏡頭（zoom）在焦距改變時(shí)保持焦點(diǎn)位置不變，變焦距鏡頭需要重新對焦，同時(shí)允許對不同的視場進(jìn)行成像。
放大
盡管縮放鏡頭在機(jī)器視覺應(yīng)用中并不常見，但這類鏡頭常常被用于顯微成像等應(yīng)用中，以提供手動(dòng)或電機(jī)控制的圖像放大。通過使用這種縮放鏡頭，操作人員無需更換鏡頭就能在需要的放大率下檢查零件；或者不需要在一個(gè)鏡頭盤上安裝多種類型的鏡頭（這樣能在不裝卸鏡頭的情況下改變放大率）。使用縮放鏡頭，可以實(shí)現(xiàn)檢測系統(tǒng)的自動(dòng)化，從而系統(tǒng)可以被編程，進(jìn)而無需更換鏡頭或旋轉(zhuǎn)鏡頭盤，就能在低放大率下觀察整個(gè)場景、并放大特定細(xì)節(jié)。
遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)
對于傳統(tǒng)鏡頭，物體距離相機(jī)越近，圖像看起來越大；物體距離相機(jī)越遠(yuǎn)，圖像看起來越小。這在高精度測量應(yīng)用中是一個(gè)不利因素，因?yàn)閳D像處理軟件將根據(jù)所捕獲的圖像來測量零件的參數(shù)。為了克服這個(gè)問題，系統(tǒng)開發(fā)人員可以使用遠(yuǎn)心鏡頭，以便獲得大小相同的物體圖像，圖像大小與物體在空間中的位置無關(guān)。
一個(gè)物體能夠在多大的范圍內(nèi)移動(dòng)、并且其成像后仍然看起來大小相同，這個(gè)距離稱為放大景深。放大景深與圖像清晰度景深不同，后者是我們通常所理解的景深。
相比于傳統(tǒng)鏡頭，遠(yuǎn)心鏡頭通常體積較大且比較昂貴，因?yàn)樗枰^多的鏡頭元件，并且鏡頭需要與被成像的物體一樣大。目前市場上有三種類型的遠(yuǎn)心鏡頭——物方遠(yuǎn)心鏡頭、像方遠(yuǎn)心鏡頭和雙遠(yuǎn)心鏡頭。
雖然許多制造商都提供這三種類型的遠(yuǎn)心鏡頭，但是像方遠(yuǎn)心鏡頭更常用于圖像投影設(shè)備中，在機(jī)器視覺領(lǐng)域的應(yīng)用較為少見。例如在光刻系統(tǒng)中，投影鏡頭是典型的像方遠(yuǎn)心鏡頭，用于將光刻掩模成像到硅晶片上。這種像方遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點(diǎn)是，它們能在視場范圍內(nèi)提供均勻的光透射。
在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，最常用的遠(yuǎn)心鏡頭是物方遠(yuǎn)心鏡頭和雙遠(yuǎn)心透鏡。物方遠(yuǎn)心鏡頭比雙遠(yuǎn)心鏡頭需要更少的鏡頭元件，因此也更加便宜。
物方遠(yuǎn)心透鏡在物體側(cè)是遠(yuǎn)心的；而雙遠(yuǎn)心鏡頭在物體側(cè)和成像側(cè)都是遠(yuǎn)心的，即使在相機(jī)內(nèi)的成像器不能保證總是處于光路中的精確位置的情況下，雙遠(yuǎn)心鏡頭也能提供恒定的放大率。這種雙遠(yuǎn)心鏡頭經(jīng)常與準(zhǔn)直背光照明器一起使用，以保證高對比度圖像，從而實(shí)現(xiàn)精確的圖像測量。
降低相機(jī)成本
對于飲料、制藥和化妝品檢測等應(yīng)用，必須在零件沿傳送帶高速移動(dòng)時(shí)對其進(jìn)行高速檢測。要做到這一點(diǎn)，必須建立一套能對物體的側(cè)面、頂部甚至容器內(nèi)部成像的系統(tǒng)，以探測缺陷。當(dāng)然，完成這項(xiàng)任務(wù)也有許多不同的方法。
使用多臺(tái)相機(jī)成像物體的頂部和側(cè)面，可以完成這個(gè)任務(wù)。在這里，可以使用多臺(tái)相機(jī)、安裝支架和軟件校準(zhǔn)程序?；蛘?，物體可以圍繞單臺(tái)線陣相機(jī)或面陣相機(jī)的視場旋轉(zhuǎn)，以捕獲物體的360°全方位圖像。這種方法需要更加復(fù)雜的機(jī)械工程，因?yàn)樵谕瓿珊细?不合格判定之前，物體必須執(zhí)行停止、旋轉(zhuǎn)和檢測等工序。
電動(dòng)調(diào)焦
雖然傳統(tǒng)鏡頭可以用來對距離相機(jī)不同距離的物體成像，但是如果高度不同的物體出現(xiàn)在成像系統(tǒng)中，鏡頭將需要重新聚焦。雖然可以在自動(dòng)化生產(chǎn)線上進(jìn)行手動(dòng)調(diào)焦，但這需要針對不同的焦距重新設(shè)置相機(jī)。手動(dòng)調(diào)節(jié)一方面會(huì)需要調(diào)節(jié)時(shí)間，導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間增加；另一方面，若相機(jī)和鏡頭安裝在設(shè)備上難以達(dá)到的區(qū)域，那么手動(dòng)調(diào)節(jié)工作也會(huì)非常困難。
盡管目前可用的鏡頭能夠滿足許多機(jī)器視覺應(yīng)用的需求，但是更專業(yè)的機(jī)器視覺系統(tǒng)可能需要定制的鏡頭和涂層。
