光圈對(duì)成像質(zhì)量的影響實(shí)驗(yàn)

在光圈一文中，有介紹光圈對(duì)成像質(zhì)量的影響，主要有如下幾點(diǎn)：

1. 光圈越大，圖像亮度越高。較大的光圈，可以降低對(duì)光源亮度的要求，也可以提高相機(jī)的曝光時(shí)間以提高相機(jī)對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)的響應(yīng)能力；

2. 光圈越大，景深越小。當(dāng)需要較大景深，如拍攝上下兩次目標(biāo)時(shí)，就需要將光圈調(diào)的較小，這樣才有好的景深，而當(dāng)需要較小的景深時(shí)，如盡量避免背景的干擾時(shí)，就需要將光圈調(diào)的比較大，可以獲得較小的景深，只呈現(xiàn)目標(biāo)特征；

3. 光圈越大，球差和慧差越嚴(yán)重，所以，要想有較好的圖像質(zhì)量，光圈不能調(diào)的太大，當(dāng)亮度能夠滿足要求時(shí)，光圈調(diào)整到中間值比較理想；

4. 光圈越大，漸暈現(xiàn)象越嚴(yán)重，視場(chǎng)照度越不均勻，視場(chǎng)不均勻，對(duì)于一些大面積的粒子分析是不太好的。因此也需要將光圈調(diào)小；

5. 光圈越大，理論上分辨率越高，但是實(shí)際上，我們一枚鏡頭的最佳分辨率可能并不是最大光圈時(shí)，也不是最小分辨率時(shí)，而是在中間光圈值時(shí)，一般在F4~F12之間可能比較理想。這個(gè)需要做一定的評(píng)測(cè)才能知道。當(dāng)然，這里的光圈越大分辨率越高，應(yīng)該是在其他條件都沒(méi)有改變時(shí)，鏡頭本身有大光圈時(shí)，將擁有更好的分辨率。如F1.4的鏡頭分辨率是要優(yōu)于F2.8的鏡頭。而單純對(duì)一個(gè)最大光圈已經(jīng)固定的鏡頭來(lái)說(shuō)，并不是說(shuō)它在最大光圈時(shí)的分辨率就最高，而是在中間光圈時(shí)分辨率要更高一些。

對(duì)于第1點(diǎn)，不用質(zhì)疑，肯定是光圈越大，亮度越高；對(duì)于第二點(diǎn)，如果有數(shù)碼相機(jī)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，也可以了解到，光圈越大，景深越小，光圈越小，景深越大；對(duì)于第3、4、5點(diǎn)，其實(shí)就是對(duì)成像質(zhì)量的影響。光圈提高，通光量增大，這對(duì)于灰暗環(huán)境成像有效果。但是機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域里，可以通過(guò)打光進(jìn)行光通量補(bǔ)償。因此大光圈的作用并不明顯，反而因?yàn)楣馊?duì)鏡頭分辨率的影響，在最大光圈時(shí)的成像質(zhì)量不如光圈在中間位置（如F8）時(shí)的圖像清晰。這個(gè)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到驗(yàn)證。下面的組圖演示了不同的光圈下成像質(zhì)量的效果：

圖1 F16狀態(tài)一

圖2 F8狀態(tài)一

圖3 F4狀態(tài)一