光學(xué)工業(yè)鏡頭，作為光學(xué)成像系統(tǒng)的“眼睛”，其成像質(zhì)量直接決定了圖像或視頻的清晰度、色彩還原度及細(xì)節(jié)表現(xiàn)等。當(dāng)評估或校準(zhǔn)成像系統(tǒng)的性能或圖像質(zhì)量時(shí)，一個(gè)客觀的評價(jià)指標(biāo)是很重要的。圖像的質(zhì)量可以由不同的指標(biāo)來定義，尤其是分辨率、調(diào)制傳遞函數(shù)、畸變、色差等。要想使用這些指標(biāo)，先要知道它們每一項(xiàng)代表什么，會怎樣影響鏡頭的性能。
分辨率是衡量鏡頭分辨物體細(xì)節(jié)的能力，是鏡頭成像質(zhì)量的首要指標(biāo)。分辨率代表一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在某個(gè)維度最小能夠分辨的尺寸，以人眼為例（人眼可以認(rèn)為是一個(gè)相機(jī)加一個(gè)變焦鏡頭），無環(huán)境影響的健康人眼角分辨率約為1角分（1/60度），也就是在一米距離下能夠分清的黑白間距約為0.29mm。那么我們可以說，0.29mm就是此時(shí)眼睛的分辨率。而分辨率常用的單位是線對數(shù)（lp/mm）0.29mm也就是：1/（0.29*2）=1.7lp/mm
線對通常以其頻率來描述：適合給定單位長度的線數(shù)。因此，該頻率通常用“l(fā)p/ mm”（一毫米內(nèi)能分清的黑白線對數(shù)）表示。
圖中橫坐標(biāo)是空間頻率，縱坐標(biāo)是MTF值。由于實(shí)際成像中總有像差存在，成像的對比度總是下降的，作為對比度衰減因子的MTF也總是小于1的。像面上任何位置的MTF值都是空間頻率的函數(shù)。一般地，空間頻率越高，MTF值越低，意味著高頻信息對比度衰減更快。例如圖中80 lp/mm的空間頻率對應(yīng)的MTF=0.52，意即對于中心視場來說，空間頻率為80 lp/mm的信號成像對比度要下降大約一半(相對于實(shí)際目標(biāo)來說)。
監(jiān)控應(yīng)用主要供人眼觀察，系統(tǒng)的MTF>0.22即可滿足人眼觀察的要求，因此對鏡頭來說，MTF>0.3即可滿足要求。
3、焦距
焦距指鏡頭光學(xué)后主點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離，是鏡頭的重要性能指標(biāo)。鏡頭焦距的長短決定著拍攝的成像大小，視場角大小，景深大小和畫面的透視強(qiáng)弱等。
4、畸變
鏡頭成像時(shí)可能產(chǎn)生的幾何變形，畸變可以看作是像面上不同局部的放大率不一致引起的，是一種放大率像差。包括桶形畸變（負(fù)畸變）和枕形畸變（正畸變）?；儥z測有助于評估鏡頭對圖像形狀的保真度。
理想成像中，物像應(yīng)該是完全相似的，就是成像沒有帶來局部變形，但是實(shí)際成像中，往往有所變形?；兊漠a(chǎn)生源于鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)，成像特性使然。
一般情況下，監(jiān)控類應(yīng)用不承擔(dān)高精度測量任務(wù)，因此對畸變可容忍度較高。但畸變過大會影響觀察效果，因此畸變率控制在5%~10%以內(nèi)通?？梢詽M足絕大部分監(jiān)控需求了。
理論上色差在影像中央及邊緣都可以發(fā)生，不過由于邊緣的光程較長，因此色差也就特別明顯。由于短波長的折射率較高，因此紫色對色差也特別敏感。
6、場曲
在一個(gè)平坦的影像平面上，影像的清晰度從中央向外發(fā)生變化，聚焦形成弧型，就叫場曲。場曲導(dǎo)致視場邊緣相對中心清晰度下降，也即MTF下降。
場曲最直觀的表現(xiàn)就是圖像中心部分可能是清晰的，而邊緣部分則變得模糊。調(diào)整焦點(diǎn)時(shí)很難找到一個(gè)讓整幅畫面都處于最佳清晰度的位置。
7、像散
像散使得軸外物點(diǎn)的像變成在空間相距一定距離的、相互垂直的兩條短焦線，而在其它截面上形成橢圓或圓形彌散斑。
像散最直接的影響就是造成圖像整體或局部區(qū)域的清晰度降低。除了影響清晰度外，還可能導(dǎo)致圖像出現(xiàn)拉伸或壓縮等形態(tài)上的變化。
8、相對照度
在成像平面上視場角中心點(diǎn)與全視場角的照度比值。通過比較不同位置上的相對照度值，可以了解光學(xué)鏡頭在整個(gè)視場范圍內(nèi)光線分布的均勻程度。這對于確保圖像質(zhì)量的一致性非常重要。
如果某個(gè)區(qū)域的相對照度明顯低于其他區(qū)域，則可能意味著存在設(shè)計(jì)或制造上的問題，比如鏡片污染、涂層不均等，這些問題會影響最終成像效果。
9、主光線角度
主光線在光學(xué)上的定義為一束通過入瞳中心的離軸光線，而主光線與探測器法線方向的夾角即為鏡頭主光線角度。
在鏡頭設(shè)計(jì)和性能評估中，CRA 是一個(gè)非常重要的參數(shù)，它對于理解圖像質(zhì)量、色彩再現(xiàn)性以及不同組件之間如何最佳匹配等方面至關(guān)重要。
分辨率是衡量鏡頭分辨物體細(xì)節(jié)的能力，是鏡頭成像質(zhì)量的首要指標(biāo)。分辨率代表一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在某個(gè)維度最小能夠分辨的尺寸，以人眼為例（人眼可以認(rèn)為是一個(gè)相機(jī)加一個(gè)變焦鏡頭），無環(huán)境影響的健康人眼角分辨率約為1角分（1/60度），也就是在一米距離下能夠分清的黑白間距約為0.29mm。那么我們可以說，0.29mm就是此時(shí)眼睛的分辨率。而分辨率常用的單位是線對數(shù)（lp/mm）0.29mm也就是：1/（0.29*2）=1.7lp/mm
線對通常以其頻率來描述：適合給定單位長度的線數(shù)。因此，該頻率通常用“l(fā)p/ mm”（一毫米內(nèi)能分清的黑白線對數(shù)）表示。
MTF是衡量圖像質(zhì)量的最重要參數(shù)之一。MTF是對鏡頭成像的清晰程度（包含分辨率和銳度兩個(gè)因素）的定量描述，綜合的反映了鏡頭的成像能力。
高清監(jiān)控相機(jī)探測器尺寸通常為1/2”—2/3”，像元尺寸為4.5~5.5μm，對應(yīng)空間頻率為110lp/mm~90lp/mm。如下圖所示，為某個(gè)鏡頭中心視場的MTF曲線。
圖中橫坐標(biāo)是空間頻率，縱坐標(biāo)是MTF值。由于實(shí)際成像中總有像差存在，成像的對比度總是下降的，作為對比度衰減因子的MTF也總是小于1的。像面上任何位置的MTF值都是空間頻率的函數(shù)。一般地，空間頻率越高，MTF值越低，意味著高頻信息對比度衰減更快。例如圖中80 lp/mm的空間頻率對應(yīng)的MTF=0.52，意即對于中心視場來說，空間頻率為80 lp/mm的信號成像對比度要下降大約一半(相對于實(shí)際目標(biāo)來說)。
監(jiān)控應(yīng)用主要供人眼觀察，系統(tǒng)的MTF>0.22即可滿足人眼觀察的要求，因此對鏡頭來說，MTF>0.3即可滿足要求。
3、焦距
焦距指鏡頭光學(xué)后主點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離，是鏡頭的重要性能指標(biāo)。鏡頭焦距的長短決定著拍攝的成像大小，視場角大小，景深大小和畫面的透視強(qiáng)弱等。
4、畸變
鏡頭成像時(shí)可能產(chǎn)生的幾何變形，畸變可以看作是像面上不同局部的放大率不一致引起的，是一種放大率像差。包括桶形畸變（負(fù)畸變）和枕形畸變（正畸變）?；儥z測有助于評估鏡頭對圖像形狀的保真度。
理想成像中，物像應(yīng)該是完全相似的，就是成像沒有帶來局部變形，但是實(shí)際成像中，往往有所變形?；兊漠a(chǎn)生源于鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)，成像特性使然。
一般情況下，監(jiān)控類應(yīng)用不承擔(dān)高精度測量任務(wù)，因此對畸變可容忍度較高。但畸變過大會影響觀察效果，因此畸變率控制在5%~10%以內(nèi)通?？梢詽M足絕大部分監(jiān)控需求了。
5、色差
由于鏡頭對不同波長光線的折射程度不同，導(dǎo)致成像時(shí)出現(xiàn)色差。色差檢測是評估鏡頭色彩還原準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。
理論上色差在影像中央及邊緣都可以發(fā)生，不過由于邊緣的光程較長，因此色差也就特別明顯。由于短波長的折射率較高，因此紫色對色差也特別敏感。
6、場曲
在一個(gè)平坦的影像平面上，影像的清晰度從中央向外發(fā)生變化，聚焦形成弧型，就叫場曲。場曲導(dǎo)致視場邊緣相對中心清晰度下降，也即MTF下降。
場曲最直觀的表現(xiàn)就是圖像中心部分可能是清晰的，而邊緣部分則變得模糊。調(diào)整焦點(diǎn)時(shí)很難找到一個(gè)讓整幅畫面都處于最佳清晰度的位置。
7、像散
像散使得軸外物點(diǎn)的像變成在空間相距一定距離的、相互垂直的兩條短焦線，而在其它截面上形成橢圓或圓形彌散斑。
像散最直接的影響就是造成圖像整體或局部區(qū)域的清晰度降低。除了影響清晰度外，還可能導(dǎo)致圖像出現(xiàn)拉伸或壓縮等形態(tài)上的變化。
8、相對照度
在成像平面上視場角中心點(diǎn)與全視場角的照度比值。通過比較不同位置上的相對照度值，可以了解光學(xué)鏡頭在整個(gè)視場范圍內(nèi)光線分布的均勻程度。這對于確保圖像質(zhì)量的一致性非常重要。
如果某個(gè)區(qū)域的相對照度明顯低于其他區(qū)域，則可能意味著存在設(shè)計(jì)或制造上的問題，比如鏡片污染、涂層不均等，這些問題會影響最終成像效果。
9、主光線角度
主光線在光學(xué)上的定義為一束通過入瞳中心的離軸光線，而主光線與探測器法線方向的夾角即為鏡頭主光線角度。
在鏡頭設(shè)計(jì)和性能評估中，CRA 是一個(gè)非常重要的參數(shù)，它對于理解圖像質(zhì)量、色彩再現(xiàn)性以及不同組件之間如何最佳匹配等方面至關(guān)重要。
