50mm级定焦工业镜头对比评测

石鑫华视觉

50mm级定焦工业镜头对比评测

        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。

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）：

图2、BASLER PIA2400+国产50mm(WD:53)+40ET+CSR-24-ICOB(LWD:-75mm)

图3、BASLER PIA2400+Utron FV-5025(WD:70)+40ET+CSR-24-ICOB(LWD:-75mm)

图4、BASLER PIA2400+VST SV-5018(WD:75)+40ET+CSR-24-ICOB(LWD:-75mm)

图5、BASLER PIA2400+VST VS-TC1.5-70(WD:70)+CSR-24-ICOB(LWD:-75mm)

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：

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：

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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：

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。

huajian826

谢谢，学习了！