04_相机_20180601

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-03 00:22:01

整理出的---希望大家补充

相机

格式

1英寸

2/3英寸

1/2英寸

1/3英寸

1/4英寸

高度

9.6mm

6.6mm

4.8mm

3.6mm

2.4mm

宽度

12.8mm

8.8mm

6.4mm

4.8mm

3.2mm

1、相机的分类

的转换,同时产生数字信号。在相机的选择中,不能大概地说 CCD 相机好还是 CMOS 相机更好,具体选择过程要根据应用的具体需求和所选择相机的参数指标。

1.2 按照传感器结构分:

如何选择线阵相机?

线阵相机的分辨率通常表示多少 K,如1K(1024), 2K(2048), 3K(4096)等;12KHz 表示相机在 1 秒钟内最多能采集 12000 行图像数据。

1.计算分辨率;幅宽除以最小检测精度得出每行需要的像素。

2.检测精度;幅宽除以像素得出实际检测精度。

3.扫描行数;每秒运动速度长度除以精度得出每秒扫描行数。

根据以上计算结果选择线阵相机

举例如下:如幅宽为 1600 毫米、精度 1 毫米、运动速度 22000mm/s

2. 实际检测精度:1600/2048=0.8;

3. 扫描行数:22000mm/0.8mm=27.5KHz;

所以:应选定相机为 2048 像素 28kHz 相机。

1.3 按照输出模式分类:

被数字相机所替代,模拟相机所占市场份额正越来越小。数字相机具有通用性好、控制简单、可增加更多图像处理功能,以及后续 Firmware 升级等的优势。

1.3.1数字相机

数字相机还可以进一步细分,其输出接口又包括: LVDS 接口、 Camera Link 接口、 Firewire(IEEE 1394) USB 接口和 GigE 接口。

(1)Firewire即IEEE1394,开始是为数字相机和PC连接设计的,它的特点是速度快(400Mbits/s),通过总线供电和支持热插拔。另外值得一提的是,如果PC上自带Firewire接口,那么不需要为相机额外购买一块图像采集卡了,这在成本上也是一种优势。优点:不占系统CPU,帧频高, 缺点:占PCI插槽,价格昂贵。


需要接图像采集卡,成本较高

提供了一个双向的串行通讯连接。图像卡和摄像机可以通过它进行通信,用户可以通过从图像卡发送相应的控制指令来完成摄像机的硬件参数设置和更改,方便用户以直接编程的方式控制摄像机。 从Camera Link 标准推出之日起,各个图像卡生产商就积极支持该标准,因此,LVDS 和Channel Link 接口的硬件已经淡出了市场。如果用户需要开发一个新的高性能机器视觉系统,无论是选择摄像机还是图像卡时,都应该优先考虑采用Camera Link 接口的产品。


线缆

CameraLink接口的三种配置

1)BaseCameraLink

3)FullCameraLink

CameraLink三种接口配置的使用情况

配置

支持的端口

芯片数目

接口数目

有效数据带宽(@75MHz)

BASE

A,B,C

1

1

75M*8*3=1.8Gbps

MEDIUM

A,B,C,D,E,F

2

2

75M*8*6=3.6Gbps

FULL

A,B,C,D,E,F,G,H

3

2

75M*8*8=4.8Gbps

优点:不需要占PCI插槽,帧频高,性价比高 缺点:占系统CPU

1.3.2 模拟相机

模拟相机分为逐行扫描和隔行扫描两种,隔行扫描相机又包含 EIA/NTSC/CCIR/PAL 等标准制式。

1.4 彩色相机&黑白相机

2、相机的主要参数

2.1 分辨率

面阵相机的分辨率用水平和垂直分辨率两个数字表示,如: 1920(H) x 1080(V),前面的数字表示每行的像元数量,即共有 1920 个像元,后面的数字表示像元的行数,即 1080 行。

线阵相机的分辨率

2.2 速度(帧频/行频)

面阵相机用帧频表示,单位 fps(Frame Per second),如 30fps,表示相机在 1 秒钟内最多能采集 30 帧图像;(即30张图像)

线阵相机通常用行频表示,单位 KHz,如 12KHz 表示相机在 1 秒钟内最多能采集 12000 行图像数据。

2.3 噪声

是:噪声的平方=信号的均值)。

相机信号处理与放大电路等带来的噪声,每台相机的固有噪声都不一样。

2.4 信噪比

图像信噪比越高,图像质量越好。

2.5 动态范围

相机的动态范围定义为饱和曝光量与噪声等效曝光量的比值:光敏元的满阱容量

动态范围可用倍数、 dB 或 Bit 等方式来表示。动态范围大,则相机对不同的光照强度有更强的适应能力。

2.6 像元深度

像元灰度值,具有特殊的比特位数,称为像元深度。对于黑白相机这个值的方位通常是 8-16bit。像元深度定义了灰度由暗道亮的灰阶数。例如,对于 8bit 的相机 0 代表全暗而 255代表全亮。 介于 0 和 25 之间的数字代表一定的亮度指标。 10bit 数据就有 1024 个灰阶而 12bit 有 4096 个灰阶。每一个应用我们都要仔细考虑是否需要非常细腻的灰度等级。

增强测量的精度,但是也同时降低了系统的速度,并且提高了系统集成的难度(线缆增加,尺寸变大),因此我们也要慎重选择。

2.7 光谱响应

对于不同波长光线的响应能力,通常指其所采用芯片的光谱响应。通常用光谱曲线表示, 横轴表示不同波长, 纵轴表示量子效率。

2.8 光学接口

2.9 曝光方式(Exposure)和快门速度(Shutter)

2.10 增益

2.11 白平衡

图像在色彩上的失真,偏蓝或者偏红,因此需要白平衡来还原图像的色彩。通常相机完成白平衡可以分为自动和手动白平衡两种方式,此外还可以通过软件实现白平衡。

镜头选型:

通过分辨率进而确定:传感器尺寸和像素尺寸

可得:

相机选型:

像素精度:像素精度=检测精度/3~6

注释:

如果只是识别,像素精度=检测精度/3;如果要精确测量像素精度,则/6;

连续采集:帧率>运动速度/视野;

触发采集:帧率>触发速度;

曝光时间拍摄运动物体时,曝光时间<像素精度/运动精度;

示例:

首先假设拍摄的视野范围在12*10mm;

根据:分辨率=视野(长或宽)/像素精度;

得到:相机的最低分辨率:(12/0.01)*(10/0.01)=1200*1000,约为120万像素;

即:一个像素对应一个检测的缺陷的话,那么最低分辨率必须不少于120万像素,但市面上常见的是130万像素的相机,因此一般而言是选用130万像素的相机。但实际问题是如果一个像素对应一个缺陷的话,那么这样的系统一定会极不稳定,因为随便的一个干扰像素点都可能被误认为缺陷,所以我们为了提高系统的精准度和稳定性,最好取缺陷的面积在34个像素以上,也即是:像素精度:像素精度=检测精度/3~6,这一条件。这样我们选择的相机也就在130万乘3以上,即最低不能少于300万像素,通常采用300万像素的相机为最佳 。

则镜头按下面方式选择:

焦距=工作距离/(1+视野/芯片大小)

焦距=工作距离*放大倍数/(1+放大倍数)--应该主要用于远心镜头;

如何选择线阵相机?

线阵相机的分辨率通常表示多少 K,如1K(1024), 2K(2048), 3K(4096)等;12KHz 表示相机在 1 秒钟内最多能采集 12000 行图像数据。

1.计算分辨率;幅宽除以最小检测精度得出每行需要的像素。

2.检测精度;幅宽除以像素得出实际检测精度。

3.扫描行数;每秒运动速度长度除以精度得出每秒扫描行数。

根据以上计算结果选择线阵相机

举例如下:如幅宽为 1600 毫米、精度 1 毫米、运动速度 22000mm/s

2. 实际检测精度:1600/2048=0.8;

3. 扫描行数:22000mm/0.8mm=27.5KHz;

所以:应选定相机为 2048 像素 28kHz 相机。

文章来源: 04_相机_20180601
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