カメラ解像度とレンズの焦点距離の計算方法



ハードウェア: Image Acquisition (IMAQ)

問題:


どのように正しいレンズ、焦点距離、センサ解像度(カメラセンサのCCDにある縦と横ピクセル数)を使用しているかを判断できますか。下記の条件は既知とします。

視野角(FOV): カメラが取得できる検査される領域

解像度: 画像システムが再生できるオブジェクトの詳細

作動距離: レンズの先から検査画像の物体までの距離

以下の画像をご覧ください。






解決策:

正確な測定をするのであれば、検出したい最少の特徴を表すために最低2ピクセル必要になります。アプリケーションに対して適切なカメラを選ぶための解像度の情報を使用してください。

  • まずはじめに、画像システムに必要な解像度を決める必要があります。
    実世界の単位で対象画像の最小の特徴を測ってください。次に下式より必要なセンサ解像度(S)を決定してください。

      例えば、648×480のカメラで、すべての方向に対して検出できる最小の特徴または解像度を検出したい場合、特徴の画像はすべての方向に配置されているので、CCDの仕様の幅と縦の小さい値を選択します、つまりこの場合、縦の480ピクセルになります。このピクセル値をミリメートルに変換します。
1ピクセルは7マイクロメートルに等しいので、センサの解像度は3.36ミリメートルになります。集録したい視野は100ミリメートルになります。


    

  • 上式を用いて、検出できる最小の特徴は視野をセンサ解像度で割って、2をかけます。つまり、検出できる最小の特徴は(100/3.36*2
    この結果により、59.5mmが検出できる最小の特徴になります。

メモ:この式はレンズの歪みを考慮していないので、特徴を検出するのに仕様されるアルゴリズムそして、サブピクセル精度が使用されます。

次に焦点距離を計算します。
焦点距離×視野=センササイズ×作動距離

レンズは限定された標準の焦点距離で製造されています。よく使用される焦点距離は6mm, 8mm, 12.5mm, 25mm, 50mmです。集録されたい画像に必要な焦点距離に一番近い焦点距離を選択し、画像の焦点が合うように作動距離を調整してください。

12mmより短い焦点距離をもつレンズで撮った画像はかなり大きな歪みが生じます。



関連リンク: Developer Zone Tutorial: System Setup

添付:


Parameters.jpg - Parameters.jpg
Sensor.jpg - Sensor.jpg



報告日時: 10/16/2001
最終更新日: 11/23/2009
ドキュメントID: 2EFEP6K3