关键名词解释1. 分辨率(Resolution):,我来为大家讲解一下关于工业相机的主要技术参数有哪些?跟着小编一起来看一看吧!
工业相机的主要技术参数有哪些
关键名词解释
1. 分辨率(Resolution):
相机每次采集图像的像素点数,一般对应于光电传感器靶面排列的像元数,如1920*1080。
2. 像素深度(Pixel Depth):
每位像素数据的位数,常见的是8bit,10bit,12bit。分辨率和像素深度共同决定了图像的大小。
结合最大帧率,可计算出一秒需要传输和处理的数据量:
例如对于像素深度为8bit的500万像素,则整张图片应该有
5000000*8/1024/1024/8=4.768 MB(1B=8bit,yte1024Byte=1KB,1024KB=1MB)。
增加像素深度可以增强测量的精度,但同时也降低了系统的速度,并且提高了系统集成的难度(线缆增加,尺寸变大等)。
3. 最大帧率(Frame Rate)/行频(Line Rate):
相机采集和传输图像的速度,对于面阵相机一般为每秒采集的帧数(Frames/Sec),对于线阵相机为每秒采集的行数(HZ)。
1)相机的帧率,一般来说分辨率越高,帧数越低
2)考虑到由运动控制等延时,我们的帧频要大于检测频率
3)人眼识别>16fps时会判断为连贯的,FPS为帧每秒。
结合见下面实例:一秒需要传输和处理的数据量
4. 像元尺寸(Pixel Size):
像元尺寸指芯片像元阵列上每个像元的实际物理尺寸,像元大小和像元数(分辨率)共同决定了相机靶面的大小。目前工业数字相机像元尺寸一般位3μm~10μm,通常的尺寸包括14um,10um,9um , 7um ,6.45um ,3.75um 等。
1)一般像元尺寸越小,制造难度越大,图像质量也越不容易提高。
2)像元尺寸从某种程度上反映了芯片的对光的响应能力,像元尺寸越大,能够接收到的光子数量越多,在同样的光照条件和曝光时间内产生的电荷数量越多。对于弱光成像而言,像元尺寸是芯片灵敏度的一种表征。
5. 靶面尺寸(长宽比通常为4:3):
也就是图像传感器感光部分的大小。越大,感光单元越多,像素越高一般用英寸来表示,和电视机一样,通常描述数据指的是图像传感器的对角线长度;
如常见的有1/3英寸,靶面越大,意味着通光量越好,而靶面越小则比较容易获得更大的景深。比如1/2英寸可以有比较大的通光量,而1/4英寸可以比较容易获得较大的景深。
1/4inch 3.2X2.4 mm
1/3inch 4.6x3.6mm
1/2inch 6.4 x4.8mm
2/3inch 8.8x6.6mm
1 inch 12.8x9.6mm
6. 光谱响应特性(Spectral Range):
是指该像元传感器对不同光波的敏感特性,一般响应范围为350nm~1000nm,一些相机在靶面前面加了一个滤镜,滤除红外线,如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。
7. 曝光:
相机快门打开后,光线通过镜头进入到机身里,对感光元件(CCD)进行感光,直到快门关闭,这一过程叫曝光。
7.1 曝光方式(Exposure)和快门速度(Shutter)
1)线阵相机都是逐行曝光的方式,可以选择固定行频和外触发同步的方式,曝光时间可以与行周期一致,也可以设定一个固定的时间;
2)面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动曝光几种常见方式,工业数字相机一般都提供外触发采图的功能,快门速度一般可到10ms,高速相机还会更快。
7.2 曝光时间
快门打开到关闭的时间间隔,目的是将光投射到照相感光材料的感光面。
曝光时间 < 视野高度/(图像高度*移动速度)
7.3 运动物体的曝光问题拖影:
拖影是在曝光的时候,拍摄目标与摄像系统之间存在相对运动形成的,因为这种 相对运动导致芯片上形成的图像一直在变化,各个部位的像元在曝光的过程中受到来自物体不同位置成像的影响,最终形成的图片是一个连续变化图像空间内图片的叠加。
物体只要是运动的,拖影就一定会有的,为了使其不对检测产生显著影响,不同的项目类型,对拖影相对长度的限制不尽相同。
运动速度和曝光时间是直接影响拖影的两个因素。为了保证图像中的拖影不超过s单位像素,则需要做到如下等价说法:
1)芯片上光学像在曝光时间内移动的位置不超过s单位像素;
2)物体与成像系统之间在曝光时间内相对移动(垂直于光轴平面内)距离不超过s单位的系统精度。
3)光像对芯片移动速度Vs与物体运动速度Vp之间关系为:
其实:光学系统中物方和像方所有的一维参数都是如上比例关系。
例如:某系统的拍摄精度是0.1mm/像素,相机曝光时间是1/2000秒,拍摄物体运动速度是10mm/s,这样目标在曝光时间内物体运动的距离是0.005mm<<0.1mm,因此可以用该系统拍摄。
8. 相机的触发方式:
1)连续采集模式:对静态检测可选择,产品连续运动不能给触发信号的可选择;
2)软件触发模式:对动态检测可选择,产品连续运动能给触发信号的可选择;
3)硬件触发模式:对高速动态检测可选择,产品连续高速运动能给触发信号的可选择。
9. 工业相机输出接口:
工业相机输出接口类型的选择主要由需要获得的数据类型决定。如果图像输出直接给视频监视器,那么只需要模拟输出的工业相机。如果需要将工业相机获取的图像传输给电脑处理,则有多种输出接口选择,但必须和采集卡的接口一致
10. 相机存储的文件格式:
bmp(原始)(无损),ipg(压缩);
11. 工业相机噪声:
噪声是指成像过程中不希望被采集到的,实际成像目标之外的信号。总体上分为两类,一类是由有效信号带来的散粒噪声,这种噪声对任何相机都存在;另一类是相机本身固有的与信号无光的噪声。它是由于图像传感器读出电路、相机信号处理与放大电路带来的固有噪声,每台相机的固有噪声都不一样。
12. 信噪比:
相机的信噪比定义为图像中信号与噪声的比值(有效信号平均灰度值与噪声均方根的比值),代表了图像的质量,图像信噪比越高,相机性能和图像质量越好。
13. 动态范围
在机器视觉系统中,反映每一个像元灰度质量的指标是动态范围,也是机器视觉系统要考虑的重要指标之一。工业相机的动态范围表明相机探测光信号的范围,对于固定相机其动态范围是一个定值,不随外界条件变化而变化。在线性响应中,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:动态范围=光敏元的满阱容量/等效噪声信号动态范围可用倍数、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。
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