線陣相機技術(shù)報告整理

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1、 目錄 1.1 相機和鏡頭的選型 2 1.2線陣相機和鏡頭選型 2 1.3圖像采集卡、相機接口、PCI、PCI-E插槽的選型 3 1.4線陣相機、鏡頭、光源的選型詳解 4 1.5線陣相機與面陣相機的區(qū)別 6 1.6工業(yè)相機的問與答 9 線陣相機相關(guān)技術(shù)報告 1.1 相機和鏡頭的選型 1.1.1面陣相機和鏡頭的選型 已知：被檢測物體大小為A*B,要求能夠分辨小于C，工作距為D 解答： 1. 計算短邊對應的像素數(shù) E = B/C，相機長邊和短邊的像素數(shù)都要大于E； 2. 像元尺寸 = 物體短邊尺寸B /所選相機的短邊像素數(shù)； 3. 放大倍率 = 所選相機芯片短邊尺

2、寸 / 相機短邊的視野范圍； 4. 可分辨的物體精度= 像元尺寸 / 放大倍率 （判斷是否小于C）； 5. 物鏡的焦距= 工作距離 / (1+1 / 放大倍率)單位：mm； 6. 像面的分辨率要大于 1 / (2*0.1*放大倍率)單位：lpmm； 以上只針對鏡頭的主要參數(shù)進行計算選擇，其他如畸變、景深環(huán)境等，可根據(jù)實際要求進行選擇。 針對速度和曝光時間的影響，物體是否有拖影 已知：確定每次檢測的范圍為80mm*60mm，200萬像素CCD 相機(1600*1200),相機或物體的運動速度為12mmin = 200mms。 曝光時間計算： 1. 曝光時間 < 長邊視野范圍 /

3、 (長邊像素值* 產(chǎn)品運動速度) 2. 曝光時間 < 80 mm / (1600*250 mm/s)； 3. 曝光時間 < 0.00025s = 14000 s； 總結(jié)：故曝光時間要小于14000 s，圖像才不會產(chǎn)生拖影。 1.2線陣相機和鏡頭選型 相機的選型 已知：幅寬1600mm、檢測精度1mmpixel、運動速度22000mms、物距1300mm； 解答： 1. 相機像素數(shù) =幅寬/檢測精度= 1600mm / 1mm /pixel = 1600pixel， 2. 最少2000個像素，選定為2k相機； 3. 掃描行頻 =運動速度/實際檢測精度 = 22000mm /0

4、.8mm = 27.5KHz應選定相機為2048像素28kHz相機，像元尺寸10um； 1.2.2 鏡頭的選型 1. Sensor 長度 = 像素寬度×像素數(shù) =0.01mm × 2048= 20.48 mm ； 2. 鏡頭焦距 = sensor 長度 ×物距 /幅寬 =20.48×1300/1600＝16 mm； 1.3圖像采集卡、相機接口、PCI、PCI-E插槽的選型 圖像采集卡、相機接口、PCI、PCI-E插槽的選型如表 1-1、1-2所示： 表1-1 相機接口表 相機接口 帶寬 USB1.1 1.5MB/s USB2.0 60MB/s（一般40 MB/s）

5、USB3.0 625MB/s（一般150MB/s） 1394A 50MB/s 1394B 100MB/s 千兆網(wǎng) 125MB/s 表1-2PCI插槽類型表 插槽類型 帶寬 PCI 132MB/s PCI-E(1 lane-x1) 250MB/s(一般200 MB/s) PCI-E(4 lane-x4) 1GB/s PCI-E(8 lane-x8) 2GB/s PCI-E(16 lane-x16) 4GB/s 計算數(shù)字采集卡的數(shù)據(jù)率必須滿足的要求可按下列公式計算： 圖像采集卡的數(shù)據(jù)率（又稱點頻）≥1.2 * 相機數(shù)據(jù)率； 相機數(shù)據(jù)率（又稱像素時鐘）=

6、相機分辨率* 相機幀頻 * 相機的灰度級 / 8； 插槽的帶寬>圖像采集卡的數(shù)據(jù)率>相機接口的帶寬> 1.2 * 相機數(shù)據(jù)率； 傳輸通道數(shù) 腳Pin總數(shù) 主接口區(qū)Pin數(shù) 總長度 主接口區(qū)長度 1X 36 14 25mm 7.65mm 4X 64 42 39mm 21.65mm 8X 98 76 56mm 38.65mm 16X 164 142 89mm 71.65mm PCI插槽有PCI 32bit和PCI 64bit的區(qū)別。64bit自然比32bit的長。 1.4線陣相機、鏡頭、光源的選型詳解 隨著機器視覺的大規(guī)模普及與工業(yè)流

7、水線速度、精度的提高，線掃描系統(tǒng)越來越被視覺工程師和最終用戶所認可。 首先，我對線掃描系統(tǒng)做一個大致的介紹。線掃描系統(tǒng)用于被測物體和相機之間有相對運動的場合，通過線掃描相機高速采集，每次采集完一條線后正好運動到下一個單位長度，繼續(xù)下一條線的采集，這樣一段時間下來就拼成了一張二維的圖片，也就類似于面陣相機采集到的圖片，不同之處是高度可以無限長。接下來通過軟件把這幅“無限長”的圖片截成一定高度的圖片，進行實時處理或放入緩存稍后進行處理。 視覺部分，包括線掃描相機、鏡頭、光源、圖像采集卡和視覺軟件； 運動控制部分，包括馬達, 馬達驅(qū)動器, 運動控制卡或PLC，為了保證采集的圖像與輸送帶同步

8、，有時還會需要編碼器。 由于線掃描信息量大，所以需要一臺高性能的工控機，配置大容量的內(nèi)存和硬盤，主板要提供PCI、PCI-E或PCI-X插槽。 一般來說，一個面陣視覺系統(tǒng)的配置選型是按照這樣的順序進行的：相機＋采集卡－>鏡頭－>光源； 線陣項目也類似，根據(jù)系統(tǒng)的檢測精度和速度要求，確定線陣CCD相機分辨率和行掃描速度，同時確定對應的采集卡，只是需要選線陣相機鏡頭接口(mount)時同時考慮鏡頭的選型，最后確定光源的選型。 線陣鏡頭的選型 為什么在選相機時要考慮鏡頭的選型呢？常見的線陣相機分辨率目前有 1K,2K,4K,6K,7K,8K,12K幾種，像素大小有5μm、7μm

9、、10μm、14μm幾種，這樣芯片的大小從 10.240mm (1Kx10μm) 到 86.016mm (12Kx7μm)不等。很顯然，C接口遠遠不能滿足要求，因為C接口最大只能接 22 mm 的芯片，也就是1.3inch。而很多相機的接口為F，M42X1，M72X0.75等，不同的鏡頭接口對應不同的后背焦(Flange distance)，也就決定了鏡頭的工作距離不一樣。 光學放大倍率(β,Magnification) 確定了相機分辨率和像素大小，就可以計算出芯片尺寸（Sensor size）；芯片尺寸除以視野范圍(FOV)就等于光學放大倍率，β=CCD/FOV； 接口(Mount)

10、 主要有C、M42x1 、F、T2、Leica、M72x0.75等幾種，確定了之后，就可知道對應接口的長度。 后背焦(Flange Distance) 后背焦是指相機接口平面到芯片的距離，是一個非常重要的參數(shù)，由相機廠家根據(jù)自己的光路設(shè)計確定。不同廠家的相機，哪怕是接口一樣，也可能有不同的后背焦。 線陣相機光源選型 線掃描項目中，常用的光源主要有LED光源、鹵素燈（光纖光源）、高頻熒光燈，不同類型的光源的優(yōu)點與缺點如下所述： 1. 鹵素燈 鹵素燈也叫光纖光源，特點是亮度特別高，但缺點也很明顯--壽命短，只有1000-2000小時左右，需要經(jīng)常更換燈泡。發(fā)光源是鹵素燈泡，通過

11、一個專門的光學透鏡和分光系統(tǒng)，最后通過光纖輸出，光源功率很大，可高達250瓦。鹵素燈還有一個名字叫冷光源，因為通過光纖傳輸之后，出光的這一頭是不熱的且色溫穩(wěn)定，適合用于對環(huán)境溫度比較敏感的場合，比如二次元量測儀的照明。用于線掃描的鹵素燈，常常在出光口加上玻璃聚光鏡頭，進一步聚焦提高光源亮度。對于較長的線光源，還用幾組鹵素光源同時為一根光纖提供照明。 2. 高頻熒光燈 高頻熒光燈，發(fā)光原理和日光燈類似，只是燈管是工業(yè)級產(chǎn)品，特點是適合大面積照明，亮度較高，成本低，但熒光燈最大的缺點是有閃爍、衰減速度快。熒光燈一定需要高頻電源，也就是光源閃爍的頻率遠高于相機采集圖像的頻率(對線掃描相機來說就是

12、行掃描頻率)，消除圖像的閃爍。專用的高頻電源可做到60KHz。 3. LED光源 LED光源是目前主流的機器視覺光源。特點是壽命長，穩(wěn)定性好，功耗非常小： 1) 直流供電，無頻閃； 2) 專業(yè)的LED光源壽命非常長。(如美國AI的壽命50000小時亮度不小于50%)； 3) 亮度也非常高，接近鹵素燈的亮度，并且隨著LED工藝的改善不斷提高。(目前美國AI線光源亮度高達90000LUX)； 4) 可以靈活地設(shè)計成不同結(jié)構(gòu)的線光源，如直射、帶聚光透鏡、背光、同軸以及類似于碗狀的漫反射線光源； 5) 有多種顏色可選，包括紅、綠、藍、白，還有紅外、紫外。針對不同被測物體的表面特征和材質(zhì)，

13、選用不同顏色也就是不同波長的光源，獲得更佳的圖像； 1.5線陣相機與面陣相機的區(qū)別 線陣相機 主要應用于工業(yè)、醫(yī)療、科研與安全領(lǐng)域的圖象處理。在機器視覺領(lǐng)域中，線陣相機是一類特殊的視覺機器。與面陣相機相比，它的傳感器只有一行感光元素，因此使高掃描頻率和高分辨率成為可能。線陣相機的典型應用領(lǐng)域是檢測連續(xù)的材料，例如金屬、塑料、紙和纖維等。被檢測的物體通常勻速運動，利用一臺或多臺相機對其逐行連續(xù)掃描，以達到對其整個表面均勻檢測?？梢詫ζ鋱D像逐行進行處理，或者對由多行組成的面陣圖像進行處理。另外線陣相機非常適合測量場合，這要歸功于傳感器的高分辨率，它可以準確測量到微米。 線陣相機，顧名思義是

14、呈“線”狀的。雖然也是二維圖像，但極長，幾K的長度，而寬度卻只有幾個象素的而已。一般上只在兩種情況下使用這種相機：1：被測視野為細長的帶狀，多用于滾筒上檢測的問題；2：需要極大的視野或極高的精度。在第二種情況下（需要極大的視野或極高的精度），就需要用激發(fā)裝置多次激發(fā)相機，進行多次拍照，再將所拍下的多幅“條”形圖像，合并成一張巨大的圖。因此，用線陣型相機，必須用可以支持線陣型相機的采集卡。線陣型相機價格貴，而且在大的視野或高的精度檢測情況下，其檢測速度也慢－－一般相機的圖像是?400K～1M，而合并后的圖像有幾個M這么大，速度自然就慢了。由于以上這兩個原因，線陣相機只用在極特殊的情況下。 面陣

15、相機 相機像素是指這個相機總共有多少個感光晶片，通常用萬個為單位表示，以矩陣排列，例如300W像素、200W像素、40W像素。百萬像素相機的像素矩陣為W*H=1000*1000。相機分辨率，指一個像素表示實際物體的大小，用μm*μm表示。數(shù)值越小，分辨率越高?FOV是指相機實際拍攝的面積，以毫米×毫米表示。FOV是由像素多少和分辨率決定的。相同的相機，分辨率越大，它的FOV就越小。例如1K*1K的相機，分辨率為20μm，則他的FOV=1K*20?×?1k*20=20mm?×20mm，如果用30μm的分辨率，他的FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm。在圖像中，表現(xiàn)圖像細節(jié)不是由像

16、素多少決定的，而是由分辨率決定的。分辨率是由選擇的鏡頭焦距決定的，同一種相機，選用不同焦距的鏡頭，分辨率就不同。如果采用20μm分辨率，對于1mm*0.5mm的零件，它總共占用像素1/0.02?×0.5/0.02＝50×25個像素，如果采用30μm的分辨率，表示同一個元件，則有1/0.03×0.5/0.03=33×17個像素，顯然20μm的分辨率表現(xiàn)圖像細節(jié)方面好過30μm的分辨率。 既然像素的多少不決定圖像的分辨率（清晰度），那么大像素相機有何好處呢？答案只有一個：減少拍攝次數(shù)，提高測試速度。 1個是100W像素，另1個是300W像素，清晰度相同(分辨率均為20μm),第1個相機的FOV

17、是20mm×20mm＝400平方mm，第二個相機的FOV是1200平方mm,拍攝同一個PCB，假設(shè)第1個相機要拍攝30個圖像，第2個相機則只需拍攝10個圖像就可以了。 對于面陣CCD來說，應用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測量。面陣CCD的優(yōu)點是可以獲取二維圖像信息，測量圖像直觀。缺點是像元總數(shù)多，而每行的像元數(shù)一般較線陣少，幀幅率受到限制，而線陣CCD的優(yōu)點是一維像元數(shù)可以做得很多，而總像元數(shù)角較面陣CCD相機少，而且像元尺寸比較靈活，幀幅數(shù)高，特別適用于一維動態(tài)目標的測量。以線陣CCD在線測量線徑為例，就在不少論文中有所介紹，但在涉及到圖像處理時都是基于理想的條件下，而從

18、實際工程應用的角度來講，線陣CCD圖像處理算法還是相當復雜的。 由于生產(chǎn)技術(shù)的制約，單個面陣CCD的面積很難達到一般工業(yè)測量對視場的需求。線陣CCD?的優(yōu)點是分辨力高，價格低廉，如TCD1501C型線陣CCD，光敏像元數(shù)目為5?000像元尺寸為7?μm×7μm×7μm(相鄰像元中心距)該線陣CCD一維成像長度35?mm，可滿足大多數(shù)測量視場的要求，但要用線陣CCD獲取二維圖像，必須配以掃描運動，而且為了能確定圖像每一像素點在被測件上的對應位置，還必須配以光柵等器件以記錄線陣CCD每一掃描行的坐標。一般看來，這兩方面的要求導致用線陣CCD獲取圖像有以下不足：圖像獲取時間長，測量效率低；由于掃描

19、運動及相應的位置反饋環(huán)節(jié)的存在，增加了系統(tǒng)復雜性和成本；圖像精度可能受掃描運動精度的影響而降低，最終影響測量精度。 即使如此，線陣CCD獲取圖像的方案在以下幾方面仍有其特有的優(yōu)勢：線陣CCD加上掃描機構(gòu)及位置反饋環(huán)節(jié)，其成本仍然大大低于同等面積、同等分辨率的面陣CCD；掃描行的坐標由光柵提供，高精度的光柵尺的示值精度可高于面陣CCD像元間距的制造精度，從這個意義上講，線陣CCD獲取的圖像在掃描方向上的精度可高于面陣CCD圖像；新近出現(xiàn)的線陣CCD?亞像元的拼接技術(shù)可將兩個CCD芯片的像元在線陣的排列長度方向上用光學的方法使之相互錯位1／2個像元，相當于將第二片CCD的所有像元依次插入第一片C

20、CD的像元間隙中，間接“減小”線陣CCD像元尺寸，提高了CCD的分辨率，緩解了由于受工藝和材料影響而很難減小CCD像元尺寸的難題，在理論上可獲得比面陣CCD更高的分辨率和精度。 因此，線陣CCD加掃描運動獲取圖像的方案目前仍使用廣泛，尤其是在要求視場大，圖像分辨率高的情況下甚至不能用面陣CCD替代。但是，僅有高的分辨率還不能保證有高的圖像識別精度，特別是線陣CCD獲取的圖像雖然分辨率高，但由于受掃描運動精度的影響，其圖像較面陣CCD圖像更具特殊性。因此，圖像識別時不僅要充分利用分辨率高的優(yōu)勢，還必須從算法上克服掃描運動的影響，使機械傳動的誤差不致直接影響最終的圖像識別精度。 線陣CCD圖像

21、的特點： ??由于CCD像元是有間隔的，不論面陣還是線陣CCD獲取的圖像外觀雖然是致密的，但實質(zhì)上都是離散圖像，但面陣CCD像元在縱橫兩個方向間隔一致，其圖像的離散度是一致的，而線陣CCD圖像由于存在像元間距和掃描行距，像素點在兩個坐標方向上的距離分別是像元間距和掃描行距，一般來說掃描行距受機械傳動部分的限制，遠大于像元間距。 線陣CCD獲取二維圖像，必須配以掃描運動，在此過程中，線陣CCD在電機驅(qū)動下水平前移，按照固定的時間間隔采集一行圖像。從理論上講，電機運動速度應該是勻速的；CCD采集圖像的時間間隔主要取決于光積分時間，也應該是相等的，因此行距應該是相等的，但由于電機運動產(chǎn)生的振動、

22、啟停過程中速度的變化，特別是機械傳動部分的誤差都會影響采集行距的一致性，同時，線陣CCD 自身光積分時間也會影響采集行距。 1.6工業(yè)相機的問與答 1：工業(yè)相機的丟幀的問題是由什么原因引起的? 經(jīng)常會有一些機器視覺工程師認為USB接口的工業(yè)相機會造成丟幀現(xiàn)象。一般而言，工業(yè)相機丟幀與工業(yè)相機所采用的傳輸接口是沒有關(guān)系的，無論是USB，還是1394、GigE、或者是CameraLink。設(shè)計不良的驅(qū)動程序或工業(yè)相機硬件才是造成丟幀的真正原因：設(shè)計不良的工業(yè)相機之所以會發(fā)生丟幀的現(xiàn)象，其實就是資料通道的堵塞，無法及時處理,所以新的圖像進來時，前一張可能被迫丟棄，或是新的圖像被迫丟棄。要解決這

23、問題，需要設(shè)計者針對驅(qū)動程序與工業(yè)相機硬件資料傳輸?shù)拿總€環(huán)節(jié)進行精密的設(shè)計。 2：工業(yè)相機輸入、輸出接口有哪些? 在機器視覺檢測技術(shù)中，工業(yè)相機的輸入、輸出接口有Camera Link、IEEE 1394、USB2.0、Ethernet、USB3.0幾種； 3：知道被測物的長、寬、高以及要求的測量精度，如何來選擇CCD 相機和工業(yè)鏡頭，選擇以上器件需要注意什么? 首先要選擇合適的鏡頭。選擇鏡頭應該遵循以下原則： 1).與之相配的相機的芯片尺寸是多大； 2).相機的接口類型是哪種的，C 接口，CS 接口還是其它接口； 3).鏡頭的工作距離； 4).鏡頭視場角； 5).鏡頭光譜特

24、性； 6).鏡頭畸變率； 7).鏡頭機械結(jié)構(gòu)尺寸； 選擇CCD 相機時，應該綜合考慮以下幾個方面： 1).感光芯片類型；CCD 還是CMOS 2).視頻特點；包括點頻、行頻。 3).信號輸出接口； 4).相機的工作模式：連續(xù)，觸發(fā)，控制，異步復位，長時間積分。 5).視頻參數(shù)調(diào)整及控制方法：Manual、RS232. 同時，選擇CCD 的時候應該注意，linch=16mm 而不是等于25.4mm. 4：CCD 相機與CMOS 相機的區(qū)別在哪里？ 1、成像過程 CCD 與CMOS 圖像傳感器光電轉(zhuǎn)換的原理相同，他們最主要的差別在于信號的讀出過程不同；由于CCD 僅有一個（

25、或少數(shù)幾個）輸出節(jié)點統(tǒng)一讀出，其信號輸出的一致性非常好；而CMOS 芯片中，每個像素都有各自的信號放大器，各自進行電荷-電壓的轉(zhuǎn)換，其信號輸出的一致性較差。但是CCD 為了讀出整幅圖像信號，要求輸出放大器的信號帶寬較寬，而在CMOS 芯片中，每個像元中的放大器的帶寬要求較低，大大降低了芯片的功耗，這就是CMOS 芯片功耗比CCD 要低的主要原因。盡管降低了功耗，但是數(shù)以百萬的放大器的不一致性卻帶來了更高的固定噪聲，這又是CMOS 相對CCD 的固有劣勢。 2、集成性 從制造工藝的角度看，CCD 中電路和器件是集成在半導體單晶材料商，工藝較復雜，世界上只有少數(shù)幾家廠商能夠生產(chǎn)CCD 晶元，如

26、DALSA、SONY、松下等。CCD 僅能輸出模擬電信號，需要后續(xù)的地址譯碼器、模擬轉(zhuǎn)換器、圖像信號處理器處理，并且還需要提供三組不同電壓的電源同步時鐘控制電路，集成度非常低。而CMOS是集成在被稱作金屬氧化物的版單體材料上，這種工藝與生產(chǎn)數(shù)以萬計的計算機芯片和存儲設(shè)備等半導體集成電路的工藝相同，因此聲場CMOS 的成本相對CCD 低很多。同時CMOS 芯片能將圖像信號放大器、信號讀取電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、圖像信號處理器及控制器等集成到一塊芯片上，只需一塊芯片就可以實現(xiàn)相機的所有基本功能，集成度很高，芯片級相機概念就是從這產(chǎn)生的。隨著CMOS 成像技術(shù)的不斷發(fā)展，有越來越多的公司可以提供高品

27、質(zhì)的CMOS 成像芯片，包括：Micron、 CMOSIS、Cypress 等。 3、速度 CCD 采用逐個光敏輸出，只能按照規(guī)定的程序輸出，速度較慢。CMOS 有多個電荷-電壓轉(zhuǎn)換器和行列開關(guān)控制，讀出速度快很多，目前大部分500fps 以上的高速相機都是CMOS 相機。此外CMOS 的地址選通開關(guān)可以隨機采樣，實現(xiàn)子窗口輸出，在僅輸出子窗口圖像時可以獲得更高的速度。 4、噪聲 CCD 技術(shù)發(fā)展較早，比較成熟，采用PN 結(jié)或二氧化硅（SiO2）隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量相對CMOS 光電傳感器有一定優(yōu)勢。由于CMOS 圖像傳感器集成度高，各元件、電路之間距離很近，干擾比較嚴重，噪聲對圖

28、像質(zhì)量影響很大。近年，隨著CMOS 電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展，為生產(chǎn)高密度優(yōu)質(zhì)的CMOS 圖像傳感器提供了良好的條件。 5：工業(yè)相機都有哪些主要參數(shù)？ 1.分辨率 2. 速度（幀頻/行頻） 3. 噪聲 4. 信噪比 5. 動態(tài)范圍 6. 像元深度 7. 光譜響應 8. 光學接口 6：工業(yè)相機的分辨率是如何定義的？ 分辨率是相機最基本的參數(shù)，由相機所采用的芯片分辨率決定，是芯片靶面排列的像元數(shù)量。通常面陣相機的分辨率用水平和垂直分辨率兩個數(shù)字表示，如：1920（H）x 1080(V)，前面的數(shù)字表示每行的像元數(shù)量，即共有1920個像元，后面的數(shù)字表示像元的行數(shù)，即1080 行

29、?，F(xiàn)在相機的分辨率通常表示多少K,如1K（1024），2K(2048)，3K(4096)等。在采集圖像時，相機的分辨率對圖像質(zhì)量有很大的影響。在對同樣大的視場（景物范圍）成像時，分辨率越高，對細節(jié)的展示越明顯。 7：工業(yè)相機的幀頻和行頻是什么意思？ 相機的幀頻/行頻表示相機采集圖像的頻率，通常面陣相機用幀頻表示，單位fps（Frame Per second），如30fps，表示相機再1 秒鐘內(nèi)最多能采集30 幀圖像；線陣相機通常用行頻便是單位KHz,如12KHz 表示相機再1 秒鐘內(nèi)最多能采集12000 行圖像數(shù)據(jù)。速度是相機的重要參數(shù)，在實際應用中很多時候需要對運動物體成像。相機的速度需

30、要滿足一定要求，才能清晰準確的對物體成像。相機的幀頻和行頻首先受到芯片的幀頻和行頻的影響，芯片的設(shè)計最高速度則主要是由芯片所能承受的最高時鐘決定。 8：工業(yè)相機的噪聲是什么意思？ 工業(yè)相機的噪聲是指成像過程中不希望被采集到的，實際成像目標外的信號。根據(jù)歐洲相機測試標準EMVA1288 中，定義的相機中的噪聲從總體上可分為兩類：一類是由有效信號帶來的符合泊松分布的統(tǒng)計漲落噪聲，也叫散粒噪聲（shot noise）,這種噪聲對任何相機都是相同的，不可避免，尤其確定的計算公式。（就是：噪聲的平方=信號的均值）。第二類是相機自身固有的與信號無關(guān)的噪聲，它是由圖像傳感器讀出電路、相機信號處理與放大電

31、路等帶來的噪聲，每臺相機的固有噪聲都不一樣。另外，對數(shù)字相機來說，對視頻信號進行模擬轉(zhuǎn)換時會產(chǎn)生量化噪聲，量化位數(shù)越高，噪聲越低。 9：工業(yè)相機的信噪比什么意思？ 相機的信噪比定義為圖像中信號與噪聲的比值（有效信號平均灰度值與噪聲均方根的比值），代表了圖像的質(zhì)量，圖像信噪比越高，圖像質(zhì)量越好。 10：工業(yè)相機中動態(tài)范圍是什么意思？ 相機的動態(tài)范圍表明相機探測光信號的范圍，動態(tài)范圍可用兩種方法來界定，一種是光學動態(tài)范圍，指飽和時最大光強與等價于噪聲輸出的光強的比值，由芯片的特性決定。另一種是電子動態(tài)范圍，他指飽和電壓和噪聲電壓之間的比值。對于固定相機其動態(tài)范圍是一個定值，不隨外界條件變化

32、而變化。在線性響應去，相機的動態(tài)范圍定義為飽和曝光量與噪聲等效曝光量的比值：動態(tài)范圍=光敏元的滿阱容量/等效噪聲信號動態(tài)范圍可用倍數(shù)、dB 或Bit 等方式來表示。動態(tài)范圍大，則相機對不同的光照強度有更強的適應能力。 11：工業(yè)相機里的像元深度是什么意思？ 數(shù)字相機輸出的數(shù)字信號，即像元灰度值，具有特殊的比特位數(shù)，稱為像元深度。對于黑白相機這個值的方位通常是8-16bit。像元深度定義了灰度由暗道亮的灰階數(shù)。例如，對于8bit 的相機0 代表全暗而255 代表全亮。介于0 和25 之間的數(shù)字代表一定的亮度指標。10bit 數(shù)據(jù)就有1024個灰階而12bit有4096個灰階。每一個應用我們都

33、要仔細考慮是否需要非常細膩的灰度等級。從8bit上升到10bit 或者12bit 的確可以增強測量的精度，但是也同時降低了系統(tǒng)的速度，并且提高了系統(tǒng)集成的難度（線纜增加，尺寸變大），因此我們也要慎重選擇。 12：工業(yè)相機都有哪些接口？ 接口是指相機與鏡頭之間的借口，常用的鏡頭的借口有C口，CS口，F(xiàn)口。 13：工業(yè)相機是怎么分類的？ 1. 按照芯片結(jié)構(gòu)分類：CCD 相機 & CMOS 相機 2. 按照傳感器結(jié)構(gòu)分：面陣相機 & 線陣相機 3. 按照輸出模式分類：模擬相機 & 數(shù)字相機 4. 彩色相機&黑白相機 14：工業(yè)相機與普通數(shù)碼相機的區(qū)別在哪里？ 1.工業(yè)相機的快門時間

34、特別短，能清晰地抓拍快速運動的物體，而普通相機抓拍快速運動的物體非常模糊； 2.工業(yè)相機的圖像傳感器是逐行掃描的，而普通相機的圖像傳感器是隔行掃描的，甚至是隔三行掃描； 3.工業(yè)相機的拍攝速度遠遠高于普通的相機；工業(yè)相機每秒可以拍攝十幅到幾百幅的圖片，而普通相機只能拍攝2-3 幅圖像； 4.工業(yè)相機輸出的是裸數(shù)據(jù)，它的光譜范圍也往往比較寬，比較適合進行高質(zhì)量的圖像處理算法，普遍應用于機器視覺系統(tǒng)中。而普通相機拍攝的圖片，它的光譜范圍只適合人眼視覺，并且經(jīng)過了MPEG 壓縮，圖像質(zhì)量也較差； 15：如何選擇線陣相機？ 1.計算分辨率：幅寬除以最小檢測精度得出每行需要的像素。 2.檢測

35、精度：幅寬除以像素得出實際檢測精度。 3.掃描行數(shù)：每秒運動速度長度除以精度得出每秒掃描行數(shù)。 根據(jù)以上計算結(jié)果選擇線陣相機舉例如下： 如幅寬為1600 毫米、精度1 毫米、運動速度22000mm/s 相機：1600/1＝1600 像素最少2000 像素，選定為2k 相機 1600/2048＝0.8 實際精度22000mm/0.8mm＝27.5KHz 應選定相機為2048 像素28kHz 相機 16：線陣相機有哪些特點？ 1.線陣相機使用的線掃描傳感器通常只有一行感光單元（少數(shù)彩色線陣使用三行感光單元的傳感器） 2.線陣相機每次只采集一行圖像； 3.線陣相機每次只輸出一行圖像；

36、 4.與傳統(tǒng)的面陣相機相比，面陣掃描每次采集若干行的圖像并以幀方式輸出。 17：為什么要在機器視覺檢測中使用線陣相機？ 1.線陣相機有更高的分辨率；線陣相機每行像素一般為1024，2048，4096，8012；而一般的面陣相機僅為640，768，1280，大于2048的面陣很少見。 2.線陣相機的采集速度更快；不同型號的線陣相機采集速度從每秒5000 行-60000 行不等，用戶可以選擇沒幾行或者每十幾行即構(gòu)成一幀圖像進行處理一次，因此可以達到很高的幀率。 3.線陣相機可以不間斷的連續(xù)采集和處理；線陣相機可以對直線運動的物體（直線導軌，滾筒上的紙張，織物，印刷品，傳送帶上的物體等）進行

37、連續(xù)采集。 4.線陣相機有更簡單合理的構(gòu)造。與面陣相機相比，線陣相機不會浪費分辨率采集到無用數(shù)據(jù)。 18：什么是智能工業(yè)相機？ 智能工業(yè)相機并不是一臺簡單的相機，而是一種高度集成化的微小型機器視覺系統(tǒng)。它將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機內(nèi)，從而提供了具有多功能、模塊化、高可靠性、易于實現(xiàn)的機器視覺解決方案。智能工業(yè)相機一般由圖像采集單元、圖像處理單元、圖像處理軟件、網(wǎng)絡(luò)通信裝置等構(gòu)成。由于應用了最新的DSP、FPGA 及大容量存儲技術(shù)，其智能化程度不斷提高，可滿足多種機器視覺的應用需求。 19：CCD 芯片與CMOS 芯片的主要參數(shù)有哪些？ 在機器視覺中主要采用的兩類光電傳

38、感芯片分別為CCD 芯片和CMOS 芯片，CCD 是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫，CMOS 是Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor(互補金屬氧化物半導體)的縮寫。無論是CCD 還是CMOS，他們的作用都是通過光電效應將光信號轉(zhuǎn)換成電信號（電壓/電流），進行存儲以獲得圖像。CCD 芯片與CMOS 芯片的主要參數(shù)有： 1. 像元尺寸 像元尺寸指芯片像元陣列上每個像元的實際物理尺寸，通常的尺寸包括14um,10um, 9um , 7um ,6.45um ,3.75um 等。像元尺寸從某種程度上反映

39、了芯片的對光的響應能力，像元尺寸越大，能夠接收到的光子數(shù)量越多，在同樣的光照條件和曝光時間內(nèi)產(chǎn)生的電荷數(shù)量越多。對于弱光成像而言，像元尺寸是芯片靈敏度的一種表征。 2. 靈敏度 靈敏度是芯片的重要參數(shù)之一，它具有兩種物理意義。一種指光器件的光電轉(zhuǎn)換能力，與響應率的意義相同。即芯片的靈敏度指在一定光譜范圍內(nèi)，單位曝光量的輸出信號電壓（電流），單位可以為納安/勒克斯nA/Lux、伏/瓦（V/W）、伏/勒克斯（V/Lux）、伏/流明（V/lm）。另一種是指器件所能傳感的對地輻射功率（或照度），與探測率的意義相同，。單位可用瓦（W）或勒克斯（Lux）表示。 3. 壞點數(shù) 由于受到制造工藝的限制

40、，對于有幾百萬像素點的傳感器而言，所有的像元都是好的情況幾乎不太可能，壞點數(shù)是指芯片中壞點（不能有效成像的像元或相應不一致性大于參數(shù)允許范圍的像元）的數(shù)量，換點數(shù)是衡量芯片質(zhì)量的重要參數(shù)。 4. 光譜響應 光譜響應是指芯片對于不同光波長光線的響應能力，通常用光譜響應曲線給出。 20：線陣相機與面陣相機的區(qū)別在哪里？ 線陣CCD 工業(yè)相機主要應用于工業(yè)、醫(yī)療、科研與安全領(lǐng)域的圖象處理。在機器視覺領(lǐng)域中，線陣工業(yè)相機是一類特殊的視覺機器。與面陣工業(yè)相機相比，它的傳感器只有一行感光元素，因此使高掃描頻率和高分辨率成為可能。線陣工業(yè)相機的典型應用領(lǐng)域是檢測連續(xù)的材料，例如金屬、塑料、紙和纖維等

41、。被檢測的物體通常勻速運動 , 利用一臺或多臺工業(yè)相機對其逐行連續(xù)掃描 , 以達到對其整個表面均勻檢測?？梢詫ζ鋱D像逐行進行處理 , 或者對由多行組成的面陣圖像進行處理。另外線陣工業(yè)相機非常適合測量場合，這要歸功于傳感器的高分辨率 , 它可以準確測量到微米。 對于面陣CCD 來說，應用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測量。面陣CCD 的優(yōu)點是可以獲取二維圖像信息，測量圖像直觀。缺點是像元總數(shù)多，而每行的像元數(shù)一般較線陣少，幀幅率受到限制，而線陣CCD 的優(yōu)點是一維像元數(shù)可以做得很多，而總像元數(shù)角較面陣CCD 工業(yè)相機少，而且像元尺寸比較靈活，幀幅數(shù)高，特別適用于一維動態(tài)目標的測

42、量。 21：線陣相機是如何定義的？ 線陣工業(yè)相機，機顧名思義是呈“線”狀的。雖然也是二維圖像，但極長，幾K 的長度，而寬度卻只有幾個像素的而已。一般上只在兩種情況下使用這種相機： 1、被測視野為細長的帶狀，多用于滾筒上檢測的問題。 2、需要極大的視野或極高的精度。 22：選擇工業(yè)相機的一般步驟是什么？ 第一步，首先需要知道系統(tǒng)精度要求和工業(yè)相機分辨率； 第二步，需要知道系統(tǒng)速度要求與工業(yè)相機成像速度； 第三步，需要將工業(yè)相機與圖像采集卡一并考慮，因為這涉及到兩者的匹配； 第四步，價格的比較。 23：如何用機器視覺系統(tǒng)要求的精度來計算出需要選用相機的分辨率(像素)？ 知道實

43、際檢測精度來反推該選用多大像素的工業(yè)相機可以通過公式來計算得出：X 方向系統(tǒng)精度（X 方向像素值）=視野范圍（X 方向）/CCD 芯片像素數(shù)量（ X 方向）； Y 方向系統(tǒng)精度（Y 方向像素值）=視野范圍（Y方向）/CCD 芯片像素數(shù)量（ Y 方向）來獲得。當然理論像素值的得出，要由系統(tǒng)精度及亞像素方法綜合考慮； 24：如何根據(jù)實際要求的檢測速度來推導出該選用什么速度的工業(yè)相機？ 系統(tǒng)單次運行速度=系統(tǒng)成像（包括傳輸）速度+系統(tǒng)檢測速度，雖然系統(tǒng)成像（包括傳輸）速度可以根據(jù)工業(yè)相機異步觸發(fā)功能、快門速度等進行理論計算，最好的方法還是通過軟件進行實際測試； 25：工業(yè)相機需要與圖像采集卡匹

44、配哪些才能正常使用？ 工業(yè)相機需要與圖像采集卡匹配好才能正常使用，一般需要匹配以下幾個： ａ、視頻信號的匹配，對于黑白模擬信號相機來說有兩種格式，CCIR 和RS170（EIA），通常采集卡都同時支持這兩種工業(yè)相機； ｂ、分辨率的匹配，每款板卡都只支持某一分辨率范圍內(nèi)的相機； ｃ、特殊功能的匹配，如要是用相機的特殊功能，先確定所用板卡是否支持此功能，比如，要多部相機同時拍照，這個采集卡就必須支持多通道，如果相機是逐行掃描的，那么采集卡就必須支持逐行掃描； ｄ、接口的匹配，確定相機與板卡的接口是否相匹配。如CameraLink、Firewire1394 等。 26：USB 接口的工業(yè)

45、相機與1394 接口工業(yè)相機的區(qū)別在哪里？ USB 相機與1394 相機從接口方面來說影響到我們選擇的因素主要有以下幾點： a）協(xié)議規(guī)范：1394 設(shè)備相關(guān)工業(yè)規(guī)范協(xié)議有50 多種，涉及到從攝像機、工業(yè)相機、等設(shè)備。各廠家的1394 工業(yè)相機大都遵循DCAM 工業(yè)規(guī)范。而USB 工業(yè)相機的接口是近期從商業(yè)PC 應用中發(fā)展起來的商業(yè)規(guī)范。 b）供電方式：1394 工業(yè)相機操作電壓為8 到30VDC，USB 工業(yè)相機工作電壓是5VDC。從供電范圍角度看，1394接口符合工業(yè)領(lǐng)域單獨設(shè)備的直流供電要求，比如12VDC 或24VDC；而USB 接口采用電子線路TTL 標準電壓供電，一般做設(shè)備內(nèi)部

46、供電使用。 c）操作系統(tǒng)配合：1394 接口工業(yè)相機在系統(tǒng)重新啟動后能夠保持原先的地址不變，而USB 接口工業(yè)相機每次啟動后都需要系統(tǒng)重新分配地址的。 d）數(shù)據(jù)傳輸：1394 接口在處理多臺工業(yè)相機的數(shù)據(jù)傳輸時，有著先天的優(yōu)勢。從發(fā)展背景來看，USB 接口是承接RS232 接口的新一代高速數(shù)據(jù)傳輸接口，而1394 接口的工業(yè)相機是作為替代SCSI 和PCI 總線的而設(shè)計的。 27：智能工業(yè)相機與一般工業(yè)相機區(qū)別在哪里？ 智能相機與工業(yè)相機區(qū)別，簡言之：智能相機是一種高度集成化的微小型機器視覺系統(tǒng)；而工業(yè)相機是機器視覺系統(tǒng)的組成部分之一。 28：智能工業(yè)相機中圖像采集單元的主要功能是什

47、么？ 在智能相機中，圖像采集單元相當于普通意義上的CCD/CMOS 相機和圖像采集卡。它將光學圖像轉(zhuǎn)換為模擬/數(shù)字圖像，并輸出至圖像處理單元。 29：智能工業(yè)相機中圖像處理單元起什么作用 在智能工業(yè)相機中，圖像處理單元類似于圖像采集、處理卡。它可對圖像采集單元的圖像數(shù)據(jù)進行實時的存儲，并在圖像處理軟件的支持下進行圖像處理。 30：智能工業(yè)相機中圖像處理軟件的主要作用是什么？ 圖像處理軟件主要在圖像處理單元硬件環(huán)境的支持下，完成圖像處理功能。如幾何邊緣的提取、Blob、灰度直方圖、OCV/OVR、簡單的定位和搜索等。在智能相機中，以上算法都封裝成固定的模塊，用戶可直接應用而無需編程。

48、 31：智能工業(yè)相機中網(wǎng)絡(luò)通信裝置起什么作用？ 網(wǎng)絡(luò)通信裝置是智能相機的重要組成部分，主要完成控制信息、圖像數(shù)據(jù)的通信任務(wù)。智能相機一般均內(nèi)置以太網(wǎng)通信裝置，并支持多種標準網(wǎng)絡(luò)和總線協(xié)議，從而使多臺智能相機構(gòu)成更大的機器視覺系統(tǒng)。 32：從那幾個方面來比較工業(yè)相機的幾種接口？ 以下是工業(yè)相機幾種接口的比較： 接口 GigE(千兆以太網(wǎng))接口 Firewie(1394接口) USB 接口 Camera Link接口 標準類型 Commercial Consumer consumer Commercial 連接方式 點對點或LAN Link(Cat5TP-J45)

49、點對點共享總線 主/從共享總線 點對點(MDR b26pin) 帶寬 <1000Mb/s連續(xù)模式 <400Mb/s連續(xù)模式 <12Mb/s USB1 <480Mb/s USB2 突發(fā)模式 <2380Mb/(base) <7140Mb(full) 連續(xù)模式 距離 <100m(no switch) <4.5m <5m <10m 可連接設(shè)備數(shù)量 Unilimited 63 127 1 PC Interface GigE NIC PCI Card PCI Card PCI Frame grabber 33：選擇工業(yè)相機時應注意什么？ 1、根據(jù)應用

50、的不同來決定是需要選用CCD 還是CMOS 相機CCD 工業(yè)相機主要應用在運動物體的圖像提取，如貼片機，當然隨著CMOS 技術(shù)的發(fā)展，許多貼片機也在選用CMOS 工業(yè)相機。用在視覺自動檢查的方案或行業(yè)中一般用CCD 工業(yè)相機比較多。 CMOS 工業(yè)相機由成本低，功耗低也應用越來越廣泛。 2、分辨率的選擇，首先考慮待觀察或待測量物體的精度，根據(jù)精度選擇分辨率。其次看工業(yè)相機的輸出，若是體式觀察或機器軟件分析識別，分辨率高是有幫助的；若是VGA 輸出或USB輸出，在顯示器上觀察，則還依賴于顯示器的分辨率，工業(yè)相機的分辨率再高，顯示器分辨率不夠，也是沒有意義的；利用存儲卡或拍照功能，工業(yè)相機的分辨

51、率高也是有幫助的。 3、與鏡頭的匹配，傳感器芯片尺寸需要小于或等于鏡頭尺寸，C 或CS 安裝座也要匹配（或者增加轉(zhuǎn)接口）； 4、相機幀數(shù)選擇，當被測物體有運動要求時，要選擇幀數(shù)高的工業(yè)相機。但一般來說分辨率越高，幀數(shù)越低； 34：如何設(shè)置工業(yè)相機中的“自動增益控制”功能？ 工業(yè)相機內(nèi)有一個將來自 CCD 的信號放大到可以使用水準的視頻放大器，其放大即增益，等效于有較高的靈敏度，然而在亮光照的環(huán)境下放大器將過載，使視頻信號畸變。當開關(guān)在 ON 時，在低亮度條件下完全打開鏡頭光圈，自動增加增益以獲得清晰的圖像。開關(guān)在 OFF 時，在低亮度下可獲得自然而低噪聲的圖像。 35：如何來選購圖像

52、采集卡？ 在選購及使用圖像采集卡時，需要考慮的兩個關(guān)鍵性的因素為：硬件的可靠性以及軟件的支持。在其它條件都同等的情況下，一塊復雜具有更多器件的卡會比器件較少的卡耗散更多的熱量。好的設(shè)計會采用更多的ASIC(Applica tion-specific integrated circuits)和可編程器件以減少電子器件的數(shù)量，而達到更高的功能。還可以選擇具有更少的無用功能的卡以減少不必要的麻煩。過壓保護是可靠性的一個重要指標。接近高壓會在視頻電纜產(chǎn)生很強的電涌，在視頻輸入端和I/O 口加過壓保護電路可保護采集卡不會被工業(yè)環(huán)境電磁干擾會產(chǎn)生的高壓擊穿。選擇采集卡的同時還必須考慮此視覺系統(tǒng)要選用的軟

53、件與采集卡是否兼容，是否使用方便，其軟件是否要求付費等。 36：高速工業(yè)相機與一般工業(yè)相機相比有哪些優(yōu)勢？ 1. 高速實時無壓縮圖像記錄，實時顯示，設(shè)定速度回顯； 2. 系統(tǒng)采用直接將數(shù)據(jù)寫入硬盤的記錄方式，解決了傳統(tǒng)內(nèi)存記錄方式記錄時間短的問題，同時解決了傳統(tǒng)采集； 系統(tǒng)傳輸速度受PCI 總線帶寬限制的問題； 3. 保證100%不丟幀，解決了傳統(tǒng)內(nèi)存記錄方式易丟幀、缺乏斷電保護等問題； 4. 系統(tǒng)獨立工作，幾乎不占用計算機資源，可靠性高； 5. 一套系統(tǒng)中可支持多塊板卡和相機，同時對多個目標進行跟蹤記錄； 6. 支持多種外部信號的疊加融合； 7. 支持多種圖像格式，有多種軟

54、硬件外觸發(fā)功能； 8. 軟件接口簡單，便于二次開發(fā)和實時處理。 37：紅外相機有哪些類別？ 紅外相機主要近紅外相機、短波紅外相機、高速紅外相機、中波紅外系列相機、基于DSP 長波紅外系列相機有下幾類； 38：如何來提高工業(yè)相機的靈敏度？ 工業(yè)相機的靈敏度是可以通過設(shè)置工業(yè)相機的以下功能來實現(xiàn)的： 提高工業(yè)相機靈敏度的技術(shù) 名稱 功能 技術(shù)要點 Bining功能 靈敏度提高，分辨率降低，幀速提高：適合光強較弱而分辨率要求較低的場合 提供幀、行、列同步信號，設(shè)置合并電路或合并軟件 像增強 使微光圖像得到顯著增強，適合弱光場合 用像增強器提高圖像亮度 增透膜技術(shù) 使

55、入射光的反射率降為0，最大限度的利用入射光 在感光芯片表面鍍增透膜，利用光的折射原理提高光的透過率 普照CCD 增強成像器件的靈敏度，適合弱光場合 減薄成像器件的厚度，光從感光芯片背面入射 微透鏡 提高像素靈敏度，降低像素噪聲，提高有效填充因子 在感光像元上添加微透鏡 片內(nèi)倍增 增加載流子數(shù)量，提高相機的響應度 通過倍增寄存器實現(xiàn)片內(nèi)電荷能量倍增，激發(fā)更多的載流子 時間延遲積分(TDI) 通過多級曝光，提高相機的響應 N級TDI CCD的曝光時間是單級CCD的N倍，從而CCD的響應度也相應的增加N倍 39：工業(yè)相機的白平衡是什么？ 白平衡（White Balanc

56、e)是彩色相機中采用的技術(shù)，白平衡是對紅、綠、藍三個分量的平衡，以使相機能反映實際景物真實顏色。由于光敏元件在不同的光照條件下RGB 三個分量的輸出是不平衡的，從而會差生圖像在色彩上的失真，偏藍或者偏紅，因此需要白平衡來還原圖像的色彩。通常相機完成白平衡可以分為自動和手動白平衡兩種方式，此外還可以通過軟件實現(xiàn)白平衡。 40：如何提高相機感光均勻性？ 提高相機感光均勻性技術(shù) 名稱 功能 技術(shù)要點 平場校正 克服光照的不均勻性和鏡頭中心和邊緣響應的不一致性 通過采集暗場和均與亮場圖像，計算每個像素點的增益和偏移，對圖像中各點分別進行校正 非均勻校正 消除各像素響應度的不均勻，提

57、高圖像質(zhì)量，提高圖像測量精度 測量和存儲各像素的響應度，設(shè)置校正電路或校正軟件，用校正電路或校正軟件校正非均勻性誤差 41：如何提高圖像的信噪比？ 信噪比SNR（Signal to Noise Ratio）反應相機成像的抗干擾能力，反應在畫質(zhì)上就是畫面是否干凈無噪點。以下技術(shù)可提高圖像的信噪比使采集的圖像更清晰干凈。 42：如何提高工業(yè)相機的動態(tài)范圍？ 相機動態(tài)范圍成像的目的就是要正確地表示真實世界中從太陽光直射到最暗的陰影這樣大的范圍亮度，以下技術(shù)可以提高相機動態(tài)范圍。 提高相機動態(tài)范圍的技術(shù) 名稱 功能 技術(shù)要點 對數(shù)響應 增大成像器件的動態(tài)范圍 設(shè)置對數(shù)視頻放大電

58、路 深溝道技術(shù) 在保持薄型CCD的量子效率高的優(yōu)點基礎(chǔ)上，同時提高紅光的量子效率 使用厚度為40μm左右的高阻硅制作CCD 雙曝光 提高成像器件適應目標光強變化的能力，適合光強變化劇烈場合 對傳感器做曝光設(shè)置，弱光時自動采用長時間曝光，強光時自動采用短時間曝光 43：如何通過調(diào)整工業(yè)相機來提高圖像質(zhì)量？ 在機器視覺系統(tǒng)中，相機需要采集圖像，有時候采集的圖像質(zhì)量一般，這就需要我們通過調(diào)整工業(yè)相機的一些功能參數(shù)來提高圖像質(zhì)量，以下技術(shù)可提高圖像質(zhì)量。 提高圖像質(zhì)量的基本技術(shù) 名稱 功能 技術(shù)要點 電子曝光 消除曝光飽和、減小光暈、減小像模糊，提取運動目標圖像 感光器件

59、中設(shè)置曝光控制門 抗光暈 消除像素光暈，避免滿阱以上的電荷溢出到相信像素中，凸高圖像清晰度 縮短曝光時間，但是有時候并不有效； 將每個像素互相隔離起來； 在每個像素旁，建立溢出過多的光電荷溝道 多模式輸出 線形模式、雙斜率模式、對數(shù)模式或者Y校正模式 設(shè)置專用的電路或軟件，以實現(xiàn)多模式輸出 數(shù)字變焦 實現(xiàn)類似光學變焦的效果，圖像質(zhì)量并有明顯提升 利用內(nèi)插對圖像進行放大 白平衡 消除顏色失真，提高圖像顏色逼真度 利用對標準拍板、在標準光源下成像，修正三基色通道RGB的加權(quán)系數(shù) 44：工業(yè)相機的機械快門與電子快門有什么區(qū)別？ 機械快門：用彈簧或是電磁手段，控制幾片葉

60、片的開閉，或是兩層簾幕像舞臺“拉幕”一樣左右或上下以一定寬度的縫隙“劃過”成像像場窗口，讓窗口獲得指定時間長短的“見光機會”——這就使通常的機械快門概念。 電子快門：通過電路直接操作CCD/CMOS 控制快門曝光，被稱為電子快門。利用了CCD/CMOS 不通電不工作的原理，在CCD 不通電的情況下，盡管窗口“大敞開”，但是并不能產(chǎn)生圖像。如果在按下快門鈕時，使用電子時間電路，使CCD/CMOS 只通電“一個指定的時間長短”，就也能獲得像有快門“瞬間打開”一樣的效果。 一般而言，機械快門的好處是不用電即可工作，缺點是高速和低速檔比較會不準確。電子快門比純機械快門更精確，性能更高(最短曝光時間

61、可以更短等等)，可靠性更高，壽命更長。 45：數(shù)字工業(yè)相機與模擬工業(yè)相機的區(qū)別是什么？ 從概念上來講，這兩種相機只在輸出信號上有區(qū)別，模擬工業(yè)相機輸出的是模擬信號，數(shù)字工業(yè)相機輸出的是數(shù)字信號。也就是說模擬工業(yè)相機的A/D 轉(zhuǎn)換是在工業(yè)相機之外進行的，數(shù)字工業(yè)相機的A/D 轉(zhuǎn)換是在工業(yè)相機內(nèi)完成的。 46：如何來保養(yǎng)工業(yè)相機？ 1.盡量避免將攝像頭直接指向陽光，以免損害攝像頭的圖像感應器件； 2.避免將攝像頭和油、蒸汽、水汽、濕氣和灰塵等物質(zhì)接觸，避免和水直接接觸； 3.不要使用刺激的清潔劑或者有機溶劑擦拭攝像頭； 4.不要拉扯和扭轉(zhuǎn)連接線； 5.非必要情況下，自己不要隨意拆卸

62、攝像頭，試圖碰觸其內(nèi)部零件，這容易對攝像頭造成損傷，認為損傷經(jīng)銷商是不保修的； 6.倉儲時，應當將攝像頭存放到干凈、干燥的地方。 47：什么是圖像采集卡？ 圖像采集卡又稱為圖像卡，它將相機的圖像視頻信號，以幀為單位傳送到計算機的內(nèi)存和VGA 幀存，供計算機處理，存儲，顯示和傳輸?shù)仁褂?。在機器視覺系統(tǒng)中，圖像采集卡采集到的圖像供處理器做出工件是否合格、運動物體的運動偏差量、缺陷所在位置等的處理。 48：圖像采集卡都有哪些類別？ 1. 根據(jù)輸入信號可分為模擬圖像采集卡和數(shù)字圖像采集卡； 2.根據(jù)采集信號顏色可分為黑白圖像采集卡和彩色圖像采集卡； 49：分辨率和像素的關(guān)系？ 分辨率和像素是成正比的，像素越大，分辨率越高。像素越高，最大輸出的影像分辨率也越高。 50：工業(yè)相機的CCD/CMOS 芯片尺寸與圖像尺寸的關(guān)系？ 工業(yè)相機中的CCD/CMOS 芯片尺寸與圖像尺寸關(guān)系表如下： CCD/CMOS尺寸 圖像尺寸(mm) 水平H 垂直V 對角D 1’’ 12.8 9.6 16.0 2/3’’ 8.8 6.6 11.0 1/2’’ 6.4 4.8 8.0 1/3’’ 4.8 3.6 6.0 1/4’’ 3.6 2.7 4.0