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工業(yè)相機(jī)介紹和基礎(chǔ)知識必看篇!

2020-05-07 13:53:59 

工業(yè)相機(jī)是機(jī)器視覺系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵組件,其本質(zhì)的功能就是將光信號轉(zhuǎn)變成為有序的電信號,將這個(gè)信號進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換,并送到計(jì)算機(jī)內(nèi)存當(dāng)中,圖像處理軟件后就可以處理、分析和識別。

工業(yè)相機(jī)

選擇合適的相機(jī)也是機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié),相機(jī)的不僅是直接決定所采集到的圖像分辨率、圖像質(zhì)量等,同時(shí)也與整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果直接相關(guān)。

不同相機(jī)對比

工業(yè)相機(jī) 安防相機(jī) 民用相機(jī)
高速工業(yè)相機(jī)
安防相機(jī)
民用相機(jī)

針對計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)

軟件開發(fā)包(SDK)

圖像數(shù)據(jù)真實(shí)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)高速傳輸

數(shù)據(jù)一致性好

針對視頻流存儲設(shè)計(jì)

不提供軟件開發(fā)包

圖像經(jīng)過DSP處理

25fps~30fps

傳輸經(jīng)過壓縮的數(shù)據(jù)

針對人眼感官設(shè)計(jì)

不提供軟件開發(fā)包

圖像經(jīng)過更加復(fù)雜加工

基本無法實(shí)時(shí)傳輸

數(shù)據(jù)一致性不好(自動調(diào)節(jié))


工業(yè)相機(jī)分類

按照掃描方式劃分:面陣相機(jī)和線陣相機(jī)
按照傳感器類型劃分:CCD相機(jī)和CMOS相機(jī)
按照數(shù)據(jù)接口劃分:USB2.0/3.0相機(jī)、1394A/B相機(jī)、千兆網(wǎng)相機(jī)、CameraLink相機(jī)


接口相機(jī)

工業(yè)相機(jī)技術(shù)

工業(yè)相機(jī)技術(shù)


1.像元/像素

圖像傳感器( Sensor)由許多像素點(diǎn)(Pixel)按照一定的次序排列,他是組成圖像傳感器的最小單元,像元一般為正方形

2.像元尺寸


像素尺寸也叫像元尺寸,是指每個(gè)像素的實(shí)際大小,單位μm,面陣相機(jī)象元尺寸一般為 1.4μm-14μm,線陣相機(jī)一般為7μm/14μm;

像元尺寸越大,能夠接收到得光子數(shù)量越多,所成像的圖像越亮。

像元尺寸越小,制造難度越大,適配的鏡頭也比較少, 圖像質(zhì)量也越不容易提高。

3.分辨率


分辨率用來描述傳感器有效象元(像素)的分布情況

面陣相機(jī):

像素以矩陣形式進(jìn)行排列,由橫向像素點(diǎn)數(shù)( H) ×豎向像素點(diǎn)數(shù)( V),其乘積接近于相機(jī)的像素值, 就是我們平時(shí)說到的多少萬像素,常用面陣工業(yè)相機(jī)像素值為 120 萬(1280x960)、 200 萬(1600x1200)、 500 萬(2592x1944)象素等

線陣相機(jī):

像素以直線的形式排列,豎向像素點(diǎn)( V)一般有 1~4行,描述按照橫向像素點(diǎn)數(shù)( H)分為 1K、 2K、 4K、 6K、 8K, 16K 等( 1K=1024)。

4.幀率


面陣相機(jī)每秒采集或曝光的幀數(shù),一般為該相機(jī)支持的最大曝光次數(shù),單位fps;
5.行頻

線陣相機(jī)每秒鐘采集或曝光的行數(shù),一般為最大曝光多少行,單位 Hz;

6.傳感器尺寸

傳感器尺寸

面陣傳感器尺寸是指傳感器物理大小,以對角線實(shí)際長度為傳感器尺寸, 以英寸( “) 為單位,表示為(X/Y)×1″( 這里的 1″=16mm, 并非 25.4mm), 常見的長寬比為 4:3


7.曝光方式

面陣相機(jī):分為行曝光 (Rolling shutter)與幀曝光(global shutter),行曝光也叫卷簾快門,幀曝光也叫全局快門,行曝光是指從傳感器左上角開始逐行曝光,幀曝光是指整個(gè)傳感器所有像素同時(shí)曝光;
線陣相機(jī):主要為行曝光,常見的為從左向右或從右向左曝光,此外還有從左右向中間等曝光方式;
8.曝光時(shí)間
傳感器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號形成一幀圖像,每個(gè)像元接受光信號的過程叫曝光,所花費(fèi)的時(shí)間叫曝光時(shí)間,也叫快門速度;

9.像元深度

數(shù)字相機(jī)輸出的數(shù)字信號,對于每一個(gè)像元灰度值,都有統(tǒng)一的比特位數(shù),稱為像元深度,像元深度一般是8位,輸出的圖像灰度等級是2的8次方,即0-255共256級