光圈對成像質(zhì)量的影響實驗

在光圈一文中，有介紹光圈對成像質(zhì)量的影響，主要有如下幾點：

1. 光圈越大，圖像亮度越高。較大的光圈，可以降低對光源亮度的要求，也可以提高相機的曝光時間以提高相機對動態(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，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，如盡量避免背景的干擾時，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，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，視場照度越不均勻，視場不均勻，對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)?。?/p>

5. 光圈越大，理論上分辨率越高，但是實際上，我們一枚鏡頭的最佳分辨率可能并不是最大光圈時，也不是最小分辨率時，而是在中間光圈值時，一般在F4~F12之間可能比較理想。這個需要做一定的評測才能知道。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有改變時，鏡頭本身有大光圈時，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。而單純對一個最大光圈已經(jīng)固定的鏡頭來說，并不是說它在最大光圈時的分辨率就最高，而是在中間光圈時分辨率要更高一些。

對于第1點，不用質(zhì)疑，肯定是光圈越大，亮度越高；對于第二點，如果有數(shù)碼相機應(yīng)用經(jīng)驗，也可以了解到，光圈越大，景深越小，光圈越小，景深越大；對于第3、4、5點，其實就是對成像質(zhì)量的影響。光圈提高，通光量增大，這對于灰暗環(huán)境成像有效果。但是機器視覺領(lǐng)域里，可以通過打光進行光通量補償。因此大光圈的作用并不明顯，反而因為光圈對鏡頭分辨率的影響，在最大光圈時的成像質(zhì)量不如光圈在中間位置（如F8）時的圖像清晰。這個可以通過實驗得到驗證。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