機(jī)器視覺光學(xué)概念——法蘭距離、鏡頭接口，鏡頭像圈
從屬性上講，視覺是所有感覺中最為直觀地反映事物特性的官能。而事物的特性所包含的方面就足夠多了：面積，長度，數(shù)量，顏色，光照，紋理，運(yùn)動，靜止，分割，趨勢等等。所以這也就決定了機(jī)器視覺所要關(guān)注的方向和領(lǐng)域是全方面的。
所以，從底層來講，機(jī)器視覺第一個問題或者說要有所突破的首先要關(guān)注底層視覺與感知。也就是東西的外在。這其中復(fù)雜的數(shù)據(jù)量，冗余的各類信息，都需要盡可能多的捕捉到。所以高性能的CCD或者CMOS感光元件還需要有進(jìn)一步發(fā)展，相對來說更精確的檢測元件也是十分必要的，要保證能夠獲得高精確度和高對比度的圖像和底層視覺感知數(shù)據(jù)。畢竟只有底層完整的采樣才能有后一步的識別檢測和建模。硬件的精度始終是機(jī)器視覺領(lǐng)域的敲門磚。
第二個重要方面是在完整的底層采樣之后，基于圖像的物理建模，和數(shù)學(xué)建模不同的是，基于圖像的物理建模涉及到立體視覺與運(yùn)動結(jié)構(gòu)的重構(gòu)，這里面不僅僅是構(gòu)建一個普適性算法的問題，可能還需要立體結(jié)構(gòu)學(xué)，神經(jīng)生物學(xué)，心理物理學(xué)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)科等多學(xué)科的交叉。比如蘋果iPhone5S當(dāng)下最熱的指紋識別，也是首先由元件采集指紋信息，然后構(gòu)建物理模型。而其中神經(jīng)生物學(xué)知識必不可少。往更廣層面上講，醫(yī)療圖像分析、智能交通的空間動態(tài)管理、大型構(gòu)件的光電檢測等等，凡是基于圖像的機(jī)器視覺問題，都需要建立相關(guān)的物理模型，此間千變?nèi)f化的庫變化需要有更高效、更普適性的算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的支撐。軟件的高效與普適決定機(jī)器視覺的廣度。
第三個問題是精確識別與模糊特征的智能取舍。理論上有高精度的硬件與高效的算法，機(jī)器視覺相對來說就能到達(dá)一個很高的適用度。但是機(jī)器與人類的差異在于智能的判斷，也就是在精確識別與模糊特征之間進(jìn)行智能取舍。舉一個簡單的例子，如果以人眼視覺識別，20歲的熟人與21歲的同一熟人的差異不足以讓你將他拒之門外。因?yàn)槟阒悄艿剞饤壛藘烧咧g的模糊差異。而如果這扇門是一個機(jī)器視覺識別系統(tǒng)的話，復(fù)雜而龐大的信息流在精確識別與計(jì)算的前提下足以分辨20歲的你與21歲的你的差異，而這點(diǎn)差異可能會拒熟人于門外。這也是機(jī)器始終只是機(jī)器的原因。精確識別與模糊特征的取舍反映機(jī)器視覺是否智能。
法蘭距離及鏡頭接口
今天先給大家介紹一下法蘭距離，繼而介紹茉麗特鏡頭（或搭配的相機(jī)）中常見的幾種接口，以及加接圈的原則和意義。
所謂法蘭距離，就是指相機(jī)機(jī)身與鏡頭接觸的機(jī)械面到相機(jī)芯片之間的距離。鏡頭的后截距需和相機(jī)的法蘭距離對應(yīng)，才能讓光線聚焦在相機(jī)芯片上。
通常，工業(yè)相機(jī)接口有C接口、CS接口、F接口、M72接口、M95接口等等。除F接口外，其他接口一般用螺紋的尺寸規(guī)格去定義，并且會有特定的法蘭距離，而F接口則為卡扣式的接口。
以C接口為例，它的螺紋規(guī)格是1英寸直徑，螺紋是32牙/英寸，可以兼容使用于最大4/3”芯片的工業(yè)相機(jī)（對角線長度約22.6mm）。C接口相機(jī)的法蘭距離為17.526mm，需配合C接口的鏡頭使用，如下圖——
而CS接口，螺紋規(guī)格和C接口相同，但是法蘭距離為12.526mm，比C接口短5mm，因此 C接口鏡頭配合CS接口相機(jī)時，需要加一個5mm的接圈，否則成像位置會在芯片之后，如下圖——
值得注意的是，如果要成像，必須保證鏡頭設(shè)計(jì)的法蘭距離大于相機(jī)的法蘭距離。例如，如果一個CS接口鏡頭，搭配一個C接口的相機(jī)，就會出現(xiàn)以下情形而無法使用——
對于線掃鏡頭或大面陣鏡頭，通常其后截距比較大， 這樣也可以兼容市面上的各種不同法蘭距離的線掃描/大面陣相機(jī)。例如下圖是茉麗特的F80C系列鏡頭的接圈方式，通過加不同厚度的接圈，可以與法蘭距離為46.5mmF口相機(jī)，或法蘭距離僅有6.56mm的M72接口相機(jī)及其他更多的相機(jī)匹配。使用時，我們需要根據(jù)所選用相機(jī)的型號去選擇對應(yīng)的接圈方式，因此通常情況下，線掃鏡頭的接圈的接法會相對復(fù)雜。
鏡頭像圈
像圈（image circle）是指入射光線通過鏡頭后，在焦平面上呈現(xiàn)出的圓形的明亮清晰的影像幅面，也稱像面大小。鏡頭像圈由鏡頭光學(xué)結(jié)構(gòu)決定，一旦設(shè)計(jì)完成，其對應(yīng)的像圈就確定了。
在機(jī)器視覺中，由于感光器件為相機(jī)芯片，芯片尺寸即為成像靶面大小。由于鏡頭像圈為圓形，相機(jī)靶面為長方形，因此鏡頭與相機(jī)搭配時，必須使鏡頭的像圈直徑≥相機(jī)靶面的對角線長度（如右圖所示）。否則，相機(jī)靶面的四角會形成暗區(qū)（如左圖所示）從而影響成像質(zhì)量，這種現(xiàn)象稱為漸暈。
如CMOSIS CMV2000芯片，對角線長度為12.8mm. 若鏡頭的像圈為Ф11mm(廠家或表述為：鏡頭最大兼容芯片尺寸為2/3'), 那此款鏡頭搭配使用該芯片的相機(jī)時，就會出現(xiàn)漸暈。
如鏡頭像圈為Ф12.8mm, 此說明此款鏡頭可匹配包含CMV2000, 2/3'、1/2'、1/1.8'、1/2.5'、1/3'等芯片的相機(jī)。
習(xí)慣性的，當(dāng)為4/3'以下面陣相機(jī)設(shè)計(jì)的鏡頭時，通常表述為“最大兼容的相機(jī)靶面”當(dāng)為更大靶面的面陣相機(jī)或線陣相機(jī)設(shè)計(jì)的鏡頭時，通常直接給出鏡頭的像圈，如ML-F80C-0205, 鏡頭像圈為Ф82mm.
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