解開精確成像的奧秘：了解自動對焦解決方案，展現工業智慧之光
雖然在消費型相機中，自動對焦功能早已成為標準配備，但在工業成像領域中，仍需要創新。本文概述各種自動對焦選項與其利弊得我，讓您了解如何依照您的特定應用需求，選出適合的解決方案。
在工業檢測中，有哪些可能的應用領域會需要自動對焦功能？
自動對焦是工業檢測應用中的一項重要功能，在這類應用中，對物體或場景持續維持對焦清晰，是獲取準確分析、測量和控制品質的重要關鍵。以下是工業檢測中通常需要自動對焦功能的某些場景：
物體距離可變： 無論物體距離如何變化，自動對焦功能都能銳化影像，無需手動調整。
高通量環境：自動對焦在快節奏的環境中可以保持對焦，最佳化影像擷取效能。
精密檢測： 自動對焦可確保對焦精確，以完成精密檢測任務，進而降低分析或品質控制中的錯誤。
遠端監控：距離較遠或安裝位置無法觸及的相機，可遠端調整其自動對焦設定，簡化維護與監控作業。
鏡頭更換或調換：自動對焦可簡化鏡頭更換作業，讓停機時間減到最低，不同設定狀態也能維持一致的影像品質。
工業環境中的常見自動對焦困難點
為了清晰地看到不同高度，通常會選擇景深（DoF）較廣，亦即光圈（F 值）較小的鏡頭。但就需要需要更長的曝光時間，才能獲得足夠的亮度。在高速應用中，會需要更大的光圈（亦即 F 值較小），才能獲得足夠的光線，但這也會限縮景深，導致對焦能力受限。
有哪些不同的自動對焦方式，各有哪些利弊得失？
在專業成像領域中，自動對焦方法通常分為兩類：主動式自動對焦和被動式自動對焦。這兩種方法都用於工業應用，各有其優缺點。接下來，我們將一一介紹。
主動式自動對焦
在主動式自動對焦系統中，會使用距離檢測裝置計算出工作距離，之後成像系統以此進行對應的定位作業。在工業環境中，最常見的解決方案，就是雷射自動對焦。
無法預測應用的工作距離時，雷射自動對焦解決方案確實有用；其距離檢測速度和準確性都很優秀。
但是，雷射方案的硬體設定相當複雜，成本居高不下；另外還有個缺點，就是靈活性較低。
被動式自動對焦
被動式自動對焦有兩種實作方法，分別是「相位檢測自動對焦」（PDAF）和「對比度檢測自動對焦」（CDAF）。
PDAF 通常會整合到消費型相機的感光元件內，但也可以針對大型工業專案進行客製。
在 CDAF 系統中，系統會隨著工作距離的變化而拍攝多張影像，並進行評估以挑選出合焦的影像。CDAF 解決方案的系統架構更簡單、成本更低，也更為靈活，因此廣泛運用在工業應用領域中。但是系統整合商必須開發整合對焦鏡頭和自動對焦演算法的程式。
如何自行選擇、開發自動對焦解決方案？
在工程領域中，可以一次解決所有問題的完美方案，通常是不存在的。自動對焦解決方案的適用程度，取決於您的應用需求。
下面的比較圖表整理出各種工業用自動對焦方式的優點和局限性，比較四種不同自動對焦方式的再對焦速度、結果精確性、系統靈活性、複雜程度和成本。
因此，如果您的專案需要更高的精度，即使雷射自動對焦的相關成本和系統複雜性都比較高，但仍會是最佳選擇。如果 CDAF 解決方案的速度和準確性，已能滿足您的專案要求，那麼就是最具成本效益的選擇，且在各方面的表現都很出色。如果您選擇 CDAF 方法，請考慮以下因素：
與相機協調的自動對焦鏡頭控制
自動對焦演算法開發
CPU 負載問題解決
市場上有哪些 CDAF 解決方案可用？
想在市場上找到一流的對比度檢測自動對焦（CDAF）解決方案？下方是不同 CDAF 解決方案的說明與比較，您可以根據專案需求和優先順序，找出適合您特定專案的解決方案。
顯然，解決方案 3 在低硬體成本和簡化軟體所需投入方面脫穎而出。解決方案 4 還提供立即可用的自動對焦演算法，但該方案更適合於需要影像擷取卡的高端應用。
當專案期限十分緊迫，或是要組建完美團隊以獨立開發自動對焦解決方案，其作業過於複雜時，交給專業視覺解決方案供應商代勞，是個可以採行的策略。
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