焦深
介绍
焦深是一个用于描述物体被认定为在聚焦范围内的距离的术语。 如果物体太近或太远，它都将失去聚焦。
在本文中，我们将描述焦深的基本原理，并学习如何将这些原理应用于Zivid相机。
焦点是什么？
焦点通常由所谓的*Circle of Confusion*（弥散圆）或简称 CoC 定义。 CoC是指光线在通过相机镜头后撞击成像传感器时，其所覆盖的半径或面积。通常，当CoC大到会覆盖一个以上像素时，就会认为对象失焦。其净效应是信号功率作为噪声从目标像素丢失到相邻像素。这会导致目标像素及其相邻像素具有较低的信噪比。当光圈足够大时，距离太近的物体会聚焦在图像传感器的前面，并模糊到相邻的像素中。同样，距离焦平面太远的物体将聚焦在图像传感器后面并模糊成相邻像素。请参见下图。
景深被定义为物体能被正常聚焦的距离范围。其边界由最近对焦距离 \(d_{near}\) 以及最远对焦距离 \(d_{far}\) 定义，在这些边界之外，CoC会增大，使得来自该点的光开始传播到相邻像素中。
透镜折射光线的角度随光圈大小而增加。对于Zivid 3D相机，这意味着当光圈太大时场景中的物体会失去焦点。同时，这会降低SNR并使点云更加嘈杂。因此，必须仔细选择适合相机工作距离的光圈来获得最佳的图像质量。
焦点如何影响我的点云？
随着图像越来越失焦，噪点 和 对比度失真 将增加。当我们谈论噪声时，我们其实谈论的是点云的点精度。这意味着对给定像素点的多次捕获的差异将增大，并且给定捕获内的像素到像素的变化将增加。重要的是要意识到，噪音的轻微增加仍然是可以接受的。当然这完全取决于之后处理点云的算法。出于这个原因，通常可以接受没有聚焦的图像。
备注
Zivid相机的抗散焦能力非常强大！
还需要注意的是，只有失焦的图像区域会受到影响。请考虑给定应用程序的相机工作距离，获得具有最佳精度的良好点云。
Zivid 相机的焦深
Zivid 2+ M130 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -值 |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
近焦点 (mm) |
1115 |
1055 |
975 |
885 |
780 |
680 |
560 |
460 |
355 |
远焦点（mm） |
1560 |
1695 |
1945 |
2430 |
3880 |
15120 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
景深 (mm) |
445 |
640 |
970 |
1545 |
3095 |
14440 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Zivid 2+ L110 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -值 |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
近焦点 (mm) |
800 |
720 |
630 |
535 |
440 |
360 |
275 |
215 |
155 |
远焦点（mm） |
1769 |
2310 |
4375 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
景深 (mm) |
960 |
1590 |
3745 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Zivid 2+ M60 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -值 |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
近焦点 (mm) |
500 |
465 |
425 |
380 |
330 |
285 |
230 |
185 |
140 |
远焦点（mm） |
755 |
840 |
1010 |
1390 |
3200 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
景深 (mm) |
255 |
370 |
585 |
1010 |
2870 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Zivid 2 M70 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -值 |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
近焦点 (mm) |
530 |
480 |
420 |
370 |
300 |
250 |
190 |
150 |
110 |
远焦点（mm） |
1040 |
1280 |
1990 |
7630 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
景深 (mm) |
510 |
800 |
1570 |
7260 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Zivid 2 L100 |
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -值 |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
近焦点 (mm) |
680 |
605 |
520 |
430 |
350 |
280 |
210 |
160 |
120 |
远焦点（mm） |
1870 |
2870 |
14290 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
景深 (mm) |
1190 |
2260 |
13770 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Zivid One+ Small |
||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -值 |
\(f/1.4\) |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+4 |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
近焦点 (mm) |
480 |
470 |
460 |
450 |
430 |
400 |
380 |
340 |
300 |
250 |
远焦点（mm） |
520 |
530 |
540 |
570 |
600 |
650 |
750 |
950 |
1350 |
5500 |
景深 (mm) |
40 |
60 |
80 |
120 |
170 |
250 |
370 |
610 |
1050 |
5250 |
Zivid One+ Medium |
||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -值 |
\(f/1.4\) |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+4 |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
近焦点 (mm) |
925 |
900 |
850 |
800 |
750 |
650 |
600 |
500 |
425 |
350 |
远焦点（mm） |
1100 |
1150 |
1200 |
1300 |
1500 |
1900 |
2800 |
13000 |
Inf [1] |
Inf [1] |
景深 (mm) |
175 |
250 |
350 |
500 |
750 |
1250 |
2200 |
12500 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Zivid One+ Large |
||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
\(f\) -值 |
\(f/1.4\) |
\(f/2\) |
\(f/2.8\) |
\(f/4\) |
\(f/5.6\) |
\(f/8\) |
\(f/11\) |
\(f/16\) |
\(f/22\) |
\(f/32\) |
Stops |
+4 |
+3 |
+2 |
+1 |
0 |
-1 |
-2 |
-3 |
-4 |
-5 |
近焦点 (mm) |
1700 |
1600 |
1500 |
1350 |
1200 |
1000 |
900 |
700 |
500 |
400 |
远焦点（mm） |
2400 |
2600 |
3000 |
3750 |
5700 |
29000 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
景深 (mm) |
700 |
1000 |
1500 |
2400 |
4500 |
28000 |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
Inf [1] |
焦深计算器
通过使用Zivid的 焦深计算器，可以根据工作距离和可接受的模糊半径找到推荐的最大光圈。请记住，在感兴趣的区域获得清晰的图像是获得最佳点云质量所需的许多条件之一，但这不是硬性限制。如上所述，Zivid 3D技术具有非常强的抗模糊和散焦能力。即使图像看起来失焦，它仍然能够提供良好的点云，尽管它们可能会看起来有点嘈杂。