光学工业镜头，作为光学成像系统的“眼睛”，其成像质量直接决定了图像或视频的清晰度、色彩还原度及细节表现等。当评估或校准成像系统的性能或图像质量时，一个客观的评价指标是很重要的。图像的质量可以由不同的指标来定义，尤其是分辨率、调制传递函数、畸变、色差等。要想使用这些指标，先要知道它们每一项代表什么，会怎样影响镜头的性能。

1、分辨率
分辨率是衡量镜头分辨物体细节的能力，是镜头成像质量的首要指标。分辨率代表一个光学系统在某个维度最小能够分辨的尺寸，以人眼为例（人眼可以认为是一个相机加一个变焦镜头），无环境影响的健康人眼角分辨率约为1角分（1/60度），也就是在一米距离下能够分清的黑白间距约为0.29mm。那么我们可以说，0.29mm就是此时眼睛的分辨率。而分辨率常用的单位是线对数（lp/mm）0.29mm也就是：1/（0.29*2）=1.7lp/mm

线对通常以其频率来描述：适合给定单位长度的线数。因此，该频率通常用“lp/ mm”（一毫米内能分清的黑白线对数）表示。

2、调制传递函数（MTF）

MTF是衡量图像质量的最重要参数之一。MTF是对镜头成像的清晰程度（包含分辨率和锐度两个因素）的定量描述，综合的反映了镜头的成像能力。

高清监控相机探测器尺寸通常为1/2”—2/3”，像元尺寸为4.5~5.5μm，对应空间频率为110lp/mm~90lp/mm。如下图所示，为某个镜头中心视场的MTF曲线。

图中横坐标是空间频率，纵坐标是MTF值。由于实际成像中总有像差存在，成像的对比度总是下降的，作为对比度衰减因子的MTF也总是小于1的。像面上任何位置的MTF值都是空间频率的函数。一般地，空间频率越高，MTF值越低，意味着高频信息对比度衰减更快。例如图中80 lp/mm的空间频率对应的MTF=0.52，意即对于中心视场来说，空间频率为80 lp/mm的信号成像对比度要下降大约一半(相对于实际目标来说)。

监控应用主要供人眼观察，系统的MTF>0.22即可满足人眼观察的要求，因此对镜头来说，MTF>0.3即可满足要求。

3、焦距
焦距指镜头光学后主点到焦点的距离，是镜头的重要性能指标。镜头焦距的长短决定着拍摄的成像大小，视场角大小，景深大小和画面的透视强弱等。

4、畸变
镜头成像时可能产生的几何变形，畸变可以看作是像面上不同局部的放大率不一致引起的，是一种放大率像差。包括桶形畸变（负畸变）和枕形畸变（正畸变）。畸变检测有助于评估镜头对图像形状的保真度。

理想成像中，物像应该是完全相似的，就是成像没有带来局部变形，但是实际成像中，往往有所变形。畸变的产生源于镜头的光学结构，成像特性使然。

一般情况下，监控类应用不承担高精度测量任务，因此对畸变可容忍度较高。但畸变过大会影响观察效果，因此畸变率控制在5%~10%以内通常可以满足绝大部分监控需求了。

5、色差
由于镜头对不同波长光线的折射程度不同，导致成像时出现色差。色差检测是评估镜头色彩还原准确性的关键。

理论上色差在影像中央及边缘都可以发生，不过由于边缘的光程较长，因此色差也就特别明显。由于短波长的折射率较高，因此紫色对色差也特别敏感。

6、场曲
在一个平坦的影像平面上，影像的清晰度从中央向外发生变化，聚焦形成弧型，就叫场曲。场曲导致视场边缘相对中心清晰度下降，也即MTF下降。

场曲最直观的表现就是图像中心部分可能是清晰的，而边缘部分则变得模糊。调整焦点时很难找到一个让整幅画面都处于最佳清晰度的位置。

7、像散
像散使得轴外物点的像变成在空间相距一定距离的、相互垂直的两条短焦线，而在其它截面上形成椭圆或圆形弥散斑。

像散最直接的影响就是造成图像整体或局部区域的清晰度降低。除了影响清晰度外，还可能导致图像出现拉伸或压缩等形态上的变化。

8、相对照度
在成像平面上视场角中心点与全视场角的照度比值。通过比较不同位置上的相对照度值，可以了解光学镜头在整个视场范围内光线分布的均匀程度。这对于确保图像质量的一致性非常重要。

如果某个区域的相对照度明显低于其他区域，则可能意味着存在设计或制造上的问题，比如镜片污染、涂层不均等，这些问题会影响最终成像效果。

9、主光线角度
主光线在光学上的定义为一束通过入瞳中心的离轴光线，而主光线与探测器法线方向的夹角即为镜头主光线角度。

在镜头设计和性能评估中，CRA 是一个非常重要的参数，它对于理解图像质量、色彩再现性以及不同组件之间如何最佳匹配等方面至关重要。