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物体空间分辨率
爱特蒙特光学有限公司。

物体空间分辨率

成像资源指南2.2章节

要确定可在物体上看到的绝对最小可解析光斑,需要计算视场与传感器尺寸的比率。该比率也被称为系统的主要放大倍率(PMAG)。

(1)$$ \text{PMAG} = \frac{\text{传感器尺寸} \left[ \text{mm} \right]}{\text{视场} \left[ \text{mm} \right]} $$

与PMAG关联的比率允许对成像空间分辨率分级,从而让我们了解物体的分辨率。

(2)$$ \text{物方分辨率} \left[ \tfrac{\text{lp}}{\text{mm}} \right] = \text{像方分辨率} \left[ \tfrac{\text{lp}}{\text{mm}} \right] \times \, \text{PMAG} $$

一般来说,在开发应用程序时,系统的分辨率要求并未以lp/mm给定,而是以微米(μm)或英寸给定。有两种转换方式:

(3)$$ \text{物方分辨率} \left[ \large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m} \right] = \frac{1000 \tfrac{ \large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m}}{\text{mm}}}{2 \,\times \, \text{物方分辨率} \left[ \tfrac{\text{lp}}{\text{mm}} \right]} $$
(4)$$ \text{物方分辨率} \left[\large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m} \right] = \frac{\text{像素大小} \left[\large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m} \right]}{\text{PMAG}_{\text{系统的}}}$$

尽管用户可以通过使用上一个公式快速得出物体的极限分辨率,但确定成像空间分辨率和PMAG以简化镜头选择将很有帮助。另外还务必注意,这一过程涉及许多其他因素,而且此限值通常会大大低于使用方程式轻松计算得出的值。

使用Sony ICX 625传感器的分辨率和放大倍率计算示例

已知参数:
像素大小 = 3.45μm x 3.45μm
像素数 (H x V) = 2448 x 2050
所需视场 (水平) = 100mm

传感器极限分辨率:

\begin{align} \text{像方分辨率} \left[ \tfrac{\text{lp}}{\text{mm}} \right] & = \frac{1000 \tfrac{\large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m}}{mm}}{2 \, \times \, \text{像素大小} \left[\large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m} \right]} \\ \text{像方分辨率} \left[ \tfrac{\text{lp}}{\text{mm}} \right] & = \frac{1000 \tfrac{\text{lp}}{\text{mm}}}{2 \, \times \, 3.45 \left[\large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m} \right]} \approx \boldsymbol{145 \large{\unicode[arial]{x03BC}}} \textbf{m} \end{align}

传感器尺寸:

\begin{align} \text{水平传感器尺寸} \left[ \text{mm} \right] & = \frac{\left( 3.45 \large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m} \right) \left( 2448 \right)}{1000 \tfrac{ \large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m}}{\text{mm}}} & = \boldsymbol{8.45 \large{\unicode[arial]{x03BC}}} \textbf{m} \\ \text{垂直传感器尺寸} \left[ \text{mm} \right] & = \frac{\left( 3.45 \large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m} \right) \left( 2050 \right)}{1000 \tfrac{ \large{\unicode[arial]{x03BC}} \text{m}}{\text{mm}}} & = \boldsymbol{7.07 \large{\unicode[arial]{x03BC}}} \textbf{m} \end{align}

PMAG:

$$ \text{PMAG} = \frac{8.45 \text{mm}}{100 \text{mm}} = \boldsymbol{0.0845} \textbf{X} $$

Resolution:

$$ \text{物方分辨率} = 145 \tfrac{\text{lp}}{\text{mm}} \times 0.0845 = 12.25 \tfrac{\text{lp}}{\text{mm}} \approx \boldsymbol{41 \large{\unicode[arial]{x03BC}}} \textbf{m} $$
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