《線陣相機(jī)技術(shù)報(bào)告整理》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《線陣相機(jī)技術(shù)報(bào)告整理（23頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 目錄 1.1 相機(jī)和鏡頭的選型 2 1.2線陣相機(jī)和鏡頭選型 2 1.3圖像采集卡、相機(jī)接口、PCI、PCI-E插槽的選型 3 1.4線陣相機(jī)、鏡頭、光源的選型詳解 4 1.5線陣相機(jī)與面陣相機(jī)的區(qū)別 6 1.6工業(yè)相機(jī)的問與答 9 線陣相機(jī)相關(guān)技術(shù)報(bào)告 1.1 相機(jī)和鏡頭的選型 1.1.1面陣相機(jī)和鏡頭的選型 已知：被檢測(cè)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(jì)算短邊對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù) E = B/C，相機(jī)長邊和短邊的像素?cái)?shù)都要大于E； 2. 像元尺寸 = 物體短邊尺寸B /所選相機(jī)的短邊像素?cái)?shù)； 3. 放大倍率 = 所選相機(jī)芯片短邊尺

2、寸 / 相機(jī)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(duì)鏡頭的主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算選擇，其他如畸變、景深環(huán)境等，可根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行選擇。 針對(duì)速度和曝光時(shí)間的影響，物體是否有拖影 已知：確定每次檢測(cè)的范圍為80mm*60mm，200萬像素CCD 相機(jī)(1600*1200),相機(jī)或物體的運(yùn)動(dòng)速度為12mmin = 200mms。 曝光時(shí)間計(jì)算： 1. 曝光時(shí)間 < 長邊視野范圍 /

3、 (長邊像素值* 產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)速度) 2. 曝光時(shí)間 < 80 mm / (1600*250 mm/s)； 3. 曝光時(shí)間 < 0.00025s = 14000 s； 總結(jié)：故曝光時(shí)間要小于14000 s，圖像才不會(huì)產(chǎn)生拖影。 1.2線陣相機(jī)和鏡頭選型 相機(jī)的選型 已知：幅寬1600mm、檢測(cè)精度1mmpixel、運(yùn)動(dòng)速度22000mms、物距1300mm； 解答： 1. 相機(jī)像素?cái)?shù) =幅寬/檢測(cè)精度= 1600mm / 1mm /pixel = 1600pixel， 2. 最少2000個(gè)像素，選定為2k相機(jī)； 3. 掃描行頻 =運(yùn)動(dòng)速度/實(shí)際檢測(cè)精度 = 22000mm /0

4、.8mm = 27.5KHz應(yīng)選定相機(jī)為2048像素28kHz相機(jī)，像元尺寸10um； 1.2.2 鏡頭的選型 1. Sensor 長度 = 像素寬度×像素?cái)?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(jī)接口、PCI、PCI-E插槽的選型 圖像采集卡、相機(jī)接口、PCI、PCI-E插槽的選型如表 1-1、1-2所示： 表1-1 相機(jī)接口表 相機(jī)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(jì)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(jì)算： 圖像采集卡的數(shù)據(jù)率（又稱點(diǎn)頻）≥1.2 * 相機(jī)數(shù)據(jù)率； 相機(jī)數(shù)據(jù)率（又稱像素時(shí)鐘）=

6、相機(jī)分辨率* 相機(jī)幀頻 * 相機(jī)的灰度級(jí) / 8； 插槽的帶寬>圖像采集卡的數(shù)據(jù)率>相機(jī)接口的帶寬> 1.2 * 相機(jī)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(jī)、鏡頭、光源的選型詳解 隨著機(jī)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(rèn)可。 首先，我對(duì)線掃描系統(tǒng)做一個(gè)大致的介紹。線掃描系統(tǒng)用于被測(cè)物體和相機(jī)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，通過線掃描相機(jī)高速采集，每次采集完一條線后正好運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)單位長度，繼續(xù)下一條線的采集，這樣一段時(shí)間下來就拼成了一張二維的圖片，也就類似于面陣相機(jī)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(jìn)行實(shí)時(shí)處理或放入緩存稍后進(jìn)行處理。 視覺部分，包括線掃描相機(jī)、鏡頭、光源、圖像采集卡和視覺軟件； 運(yùn)動(dòng)控制部分，包括馬達(dá), 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器, 運(yùn)動(dòng)控制卡或PLC，為了保證采集的圖像與輸送帶同步

8、，有時(shí)還會(huì)需要編碼器。 由于線掃描信息量大，所以需要一臺(tái)高性能的工控機(jī)，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(gè)面陣視覺系統(tǒng)的配置選型是按照這樣的順序進(jìn)行的：相機(jī)＋采集卡－>鏡頭－>光源； 線陣項(xiàng)目也類似，根據(jù)系統(tǒng)的檢測(cè)精度和速度要求，確定線陣CCD相機(jī)分辨率和行掃描速度，同時(shí)確定對(duì)應(yīng)的采集卡，只是需要選線陣相機(jī)鏡頭接口(mount)時(shí)同時(shí)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(jī)時(shí)要考慮鏡頭的選型呢？常見的線陣相機(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，因?yàn)镃接口最大只能接 22 mm 的芯片，也就是1.3inch。而很多相機(jī)的接口為F，M42X1，M72X0.75等，不同的鏡頭接口對(duì)應(yīng)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(xué)放大倍率(β,Magnification) 確定了相機(jī)分辨率和像素大小，就可以計(jì)算出芯片尺寸（Sensor size）；芯片尺寸除以視野范圍(FOV)就等于光學(xué)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(duì)應(yīng)接口的長度。 后背焦(Flange Distance) 后背焦是指相機(jī)接口平面到芯片的距離，是一個(gè)非常重要的參數(shù)，由相機(jī)廠家根據(jù)自己的光路設(shè)計(jì)確定。不同廠家的相機(jī)，哪怕是接口一樣，也可能有不同的后背焦。 線陣相機(jī)光源選型 線掃描項(xiàng)目中，常用的光源主要有LED光源、鹵素?zé)簦ü饫w光源）、高頻熒光燈，不同類型的光源的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)如下所述： 1. 鹵素?zé)? 鹵素?zé)粢步泄饫w光源，特點(diǎn)是亮度特別高，但缺點(diǎn)也很明顯--壽命短，只有1000-2000小時(shí)左右，需要經(jīng)常更換燈泡。發(fā)光源是鹵素?zé)襞?，通過

11、一個(gè)專門的光學(xué)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(dá)250瓦。鹵素?zé)暨€有一個(gè)名字叫冷光源，因?yàn)橥ㄟ^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(duì)環(huán)境溫度比較敏感的場(chǎng)合，比如二次元量測(cè)儀的照明。用于線掃描的鹵素?zé)簦３Ｔ诔龉饪诩由喜ＡЬ酃忡R頭，進(jìn)一步聚焦提高光源亮度。對(duì)于較長的線光源，還用幾組鹵素光源同時(shí)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(jí)產(chǎn)品，特點(diǎn)是適合大面積照明，亮度較高，成本低，但熒光燈最大的缺點(diǎn)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(yuǎn)高于相機(jī)采集圖像的頻率(對(duì)線掃描相機(jī)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(jī)器視覺光源。特點(diǎn)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(shí)亮度不小于50%)； 3) 亮度也非常高，接近鹵素?zé)舻牧炼?，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(dá)90000LUX)； 4) 可以靈活地設(shè)計(jì)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(lán)、白，還有紅外、紫外。針對(duì)不同被測(cè)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(jī)與面陣相機(jī)的區(qū)別 線陣相機(jī) 主要應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、科研與安全領(lǐng)域的圖象處理。在機(jī)器視覺領(lǐng)域中，線陣相機(jī)是一類特殊的視覺機(jī)器。與面陣相機(jī)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(jī)的典型應(yīng)用領(lǐng)域是檢測(cè)連續(xù)的材料，例如金屬、塑料、紙和纖維等。被檢測(cè)的物體通常勻速運(yùn)動(dòng)，利用一臺(tái)或多臺(tái)相機(jī)對(duì)其逐行連續(xù)掃描，以達(dá)到對(duì)其整個(gè)表面均勻檢測(cè)?？梢詫?duì)其圖像逐行進(jìn)行處理，或者對(duì)由多行組成的面陣圖像進(jìn)行處理。另外線陣相機(jī)非常適合測(cè)量場(chǎng)合，這要?dú)w功于傳感器的高分辨率，它可以準(zhǔn)確測(cè)量到微米。 線陣相機(jī)，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(gè)象素的而已。一般上只在兩種情況下使用這種相機(jī)：1：被測(cè)視野為細(xì)長的帶狀，多用于滾筒上檢測(cè)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(jī)，進(jìn)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(jī)，必須用可以支持線陣型相機(jī)的采集卡。線陣型相機(jī)價(jià)格貴，而且在大的視野或高的精度檢測(cè)情況下，其檢測(cè)速度也慢－－一般相機(jī)的圖像是?400K～1M，而合并后的圖像有幾個(gè)M這么大，速度自然就慢了。由于以上這兩個(gè)原因，線陣相機(jī)只用在極特殊的情況下。 面陣

15、相機(jī) 相機(jī)像素是指這個(gè)相機(jī)總共有多少個(gè)感光晶片，通常用萬個(gè)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(jī)的像素矩陣為W*H=1000*1000。相機(jī)分辨率，指一個(gè)像素表示實(shí)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(jī)實(shí)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(jī)，分辨率越大，它的FOV就越小。例如1K*1K的相機(jī)，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(xì)節(jié)不是由像

16、素多少?zèng)Q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(jī)，選用不同焦距的鏡頭，分辨率就不同。如果采用20μm分辨率，對(duì)于1mm*0.5mm的零件，它總共占用像素1/0.02?×0.5/0.02＝50×25個(gè)像素，如果采用30μm的分辨率，表示同一個(gè)元件，則有1/0.03×0.5/0.03=33×17個(gè)像素，顯然20μm的分辨率表現(xiàn)圖像細(xì)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(jī)有何好處呢？答案只有一個(gè)：減少拍攝次數(shù)，提高測(cè)試速度。 1個(gè)是100W像素，另1個(gè)是300W像素，清晰度相同(分辨率均為20μm),第1個(gè)相機(jī)的FOV

17、是20mm×20mm＝400平方mm，第二個(gè)相機(jī)的FOV是1200平方mm,拍攝同一個(gè)PCB，假設(shè)第1個(gè)相機(jī)要拍攝30個(gè)圖像，第2個(gè)相機(jī)則只需拍攝10個(gè)圖像就可以了。 對(duì)于面陣CCD來說，應(yīng)用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測(cè)量。面陣CCD的優(yōu)點(diǎn)是可以獲取二維圖像信息，測(cè)量圖像直觀。缺點(diǎn)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(diǎn)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(jī)少，而且像元尺寸比較靈活，幀幅數(shù)高，特別適用于一維動(dòng)態(tài)目標(biāo)的測(cè)量。以線陣CCD在線測(cè)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(shí)都是基于理想的條件下，而從

18、實(shí)際工程應(yīng)用的角度來講，線陣CCD圖像處理算法還是相當(dāng)復(fù)雜的。 由于生產(chǎn)技術(shù)的制約，單個(gè)面陣CCD的面積很難達(dá)到一般工業(yè)測(cè)量對(duì)視場(chǎng)的需求。線陣CCD?的優(yōu)點(diǎn)是分辨力高，價(jià)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(cè)量視場(chǎng)的要求，但要用線陣CCD獲取二維圖像，必須配以掃描運(yùn)動(dòng)，而且為了能確定圖像每一像素點(diǎn)在被測(cè)件上的對(duì)應(yīng)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(biāo)。一般看來，這兩方面的要求導(dǎo)致用線陣CCD獲取圖像有以下不足：圖像獲取時(shí)間長，測(cè)量效率低；由于掃描

19、運(yùn)動(dòng)及相應(yīng)的位置反饋環(huán)節(jié)的存在，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本；圖像精度可能受掃描運(yùn)動(dòng)精度的影響而降低，最終影響測(cè)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(shì)：線陣CCD加上掃描機(jī)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(biāo)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(gè)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(gè)CCD芯片的像元在線陣的排列長度方向上用光學(xué)的方法使之相互錯(cuò)位1／2個(gè)像元，相當(dāng)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(yùn)動(dòng)獲取圖像的方案目前仍使用廣泛，尤其是在要求視場(chǎng)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(shí)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(yùn)動(dòng)精度的影響，其圖像較面陣CCD圖像更具特殊性。因此，圖像識(shí)別時(shí)不僅要充分利用分辨率高的優(yōu)勢(shì)，還必須從算法上克服掃描運(yùn)動(dòng)的影響，使機(jī)械傳動(dòng)的誤差不致直接影響最終的圖像識(shí)別精度。 線陣CCD圖像

21、的特點(diǎn)： ??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(shí)質(zhì)上都是離散圖像，但面陣CCD像元在縱橫兩個(gè)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(diǎn)在兩個(gè)坐標(biāo)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(jī)械傳動(dòng)部分的限制，遠(yuǎn)大于像元間距。 線陣CCD獲取二維圖像，必須配以掃描運(yùn)動(dòng)，在此過程中，線陣CCD在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下水平前移，按照固定的時(shí)間間隔采集一行圖像。從理論上講，電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)該是勻速的；CCD采集圖像的時(shí)間間隔主要取決于光積分時(shí)間，也應(yīng)該是相等的，因此行距應(yīng)該是相等的，但由于電機(jī)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)、

22、啟停過程中速度的變化，特別是機(jī)械傳動(dòng)部分的誤差都會(huì)影響采集行距的一致性，同時(shí)，線陣CCD 自身光積分時(shí)間也會(huì)影響采集行距。 1.6工業(yè)相機(jī)的問與答 1：工業(yè)相機(jī)的丟幀的問題是由什么原因引起的? 經(jīng)常會(huì)有一些機(jī)器視覺工程師認(rèn)為USB接口的工業(yè)相機(jī)會(huì)造成丟幀現(xiàn)象。一般而言，工業(yè)相機(jī)丟幀與工業(yè)相機(jī)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(jì)不良的驅(qū)動(dòng)程序或工業(yè)相機(jī)硬件才是造成丟幀的真正原因：設(shè)計(jì)不良的工業(yè)相機(jī)之所以會(huì)發(fā)生丟幀的現(xiàn)象，其實(shí)就是資料通道的堵塞，無法及時(shí)處理,所以新的圖像進(jìn)來時(shí)，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(jì)者針對(duì)驅(qū)動(dòng)程序與工業(yè)相機(jī)硬件資料傳輸?shù)拿總€(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精密的設(shè)計(jì)。 2：工業(yè)相機(jī)輸入、輸出接口有哪些? 在機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)中，工業(yè)相機(jī)的輸入、輸出接口有Camera Link、IEEE 1394、USB2.0、Ethernet、USB3.0幾種； 3：知道被測(cè)物的長、寬、高以及要求的測(cè)量精度，如何來選擇CCD 相機(jī)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(yīng)該遵循以下原則： 1).與之相配的相機(jī)的芯片尺寸是多大； 2).相機(jī)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(chǎng)角； 5).鏡頭光譜特

24、性； 6).鏡頭畸變率； 7).鏡頭機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸； 選擇CCD 相機(jī)時(shí)，應(yīng)該綜合考慮以下幾個(gè)方面： 1).感光芯片類型；CCD 還是CMOS 2).視頻特點(diǎn)；包括點(diǎn)頻、行頻。 3).信號(hào)輸出接口； 4).相機(jī)的工作模式：連續(xù)，觸發(fā)，控制，異步復(fù)位，長時(shí)間積分。 5).視頻參數(shù)調(diào)整及控制方法：Manual、RS232. 同時(shí)，選擇CCD 的時(shí)候應(yīng)該注意，linch=16mm 而不是等于25.4mm. 4：CCD 相機(jī)與CMOS 相機(jī)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(hào)的讀出過程不同；由于CCD 僅有一個(gè)（

25、或少數(shù)幾個(gè)）輸出節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一讀出，其信號(hào)輸出的一致性非常好；而CMOS 芯片中，每個(gè)像素都有各自的信號(hào)放大器，各自進(jìn)行電荷-電壓的轉(zhuǎn)換，其信號(hào)輸出的一致性較差。但是CCD 為了讀出整幅圖像信號(hào)，要求輸出放大器的信號(hào)帶寬較寬，而在CMOS 芯片中，每個(gè)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(duì)CCD 的固有劣勢(shì)。 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(dǎo)體單晶材料商，工藝較復(fù)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(hào)，需要后續(xù)的地址譯碼器、模擬轉(zhuǎn)換器、圖像信號(hào)處理器處理，并且還需要提供三組不同電壓的電源同步時(shí)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(jì)的計(jì)算機(jī)芯片和存儲(chǔ)設(shè)備等半導(dǎo)體集成電路的工藝相同，因此聲場(chǎng)CMOS 的成本相對(duì)CCD 低很多。同時(shí)CMOS 芯片能將圖像信號(hào)放大器、信號(hào)讀取電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、圖像信號(hào)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(shí)現(xiàn)相機(jī)的所有基本功能，集成度很高，芯片級(jí)相機(jī)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(gè)光敏輸出，只能按照規(guī)定的程序輸出，速度較慢。CMOS 有多個(gè)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(jī)都是CMOS 相機(jī)。此外CMOS 的地址選通開關(guān)可以隨機(jī)采樣，實(shí)現(xiàn)子窗口輸出，在僅輸出子窗口圖像時(shí)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(duì)CMOS 光電傳感器有一定優(yōu)勢(shì)。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(yán)重，噪聲對(duì)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(jī)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(dòng)態(tài)范圍 6. 像元深度 7. 光譜響應(yīng) 8. 光學(xué)接口 6：工業(yè)相機(jī)的分辨率是如何定義的？ 分辨率是相機(jī)最基本的參數(shù)，由相機(jī)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(jī)的分辨率用水平和垂直分辨率兩個(gè)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(gè)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(jī)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(shí)，相機(jī)的分辨率對(duì)圖像質(zhì)量有很大的影響。在對(duì)同樣大的視場(chǎng)（景物范圍）成像時(shí)，分辨率越高，對(duì)細(xì)節(jié)的展示越明顯。 7：工業(yè)相機(jī)的幀頻和行頻是什么意思？ 相機(jī)的幀頻/行頻表示相機(jī)采集圖像的頻率，通常面陣相機(jī)用幀頻表示，單位fps（Frame Per second），如30fps，表示相機(jī)再1 秒鐘內(nèi)最多能采集30 幀圖像；線陣相機(jī)通常用行頻便是單位KHz,如12KHz 表示相機(jī)再1 秒鐘內(nèi)最多能采集12000 行圖像數(shù)據(jù)。速度是相機(jī)的重要參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中很多時(shí)候需要對(duì)運(yùn)動(dòng)物體成像。相機(jī)的速度需

30、要滿足一定要求，才能清晰準(zhǔn)確的對(duì)物體成像。相機(jī)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(jì)最高速度則主要是由芯片所能承受的最高時(shí)鐘決定。 8：工業(yè)相機(jī)的噪聲是什么意思？ 工業(yè)相機(jī)的噪聲是指成像過程中不希望被采集到的，實(shí)際成像目標(biāo)外的信號(hào)。根據(jù)歐洲相機(jī)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)EMVA1288 中，定義的相機(jī)中的噪聲從總體上可分為兩類：一類是由有效信號(hào)帶來的符合泊松分布的統(tǒng)計(jì)漲落噪聲，也叫散粒噪聲（shot noise）,這種噪聲對(duì)任何相機(jī)都是相同的，不可避免，尤其確定的計(jì)算公式。（就是：噪聲的平方=信號(hào)的均值）。第二類是相機(jī)自身固有的與信號(hào)無關(guān)的噪聲，它是由圖像傳感器讀出電路、相機(jī)信號(hào)處理與放大電

31、路等帶來的噪聲，每臺(tái)相機(jī)的固有噪聲都不一樣。另外，對(duì)數(shù)字相機(jī)來說，對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)產(chǎn)生量化噪聲，量化位數(shù)越高，噪聲越低。 9：工業(yè)相機(jī)的信噪比什么意思？ 相機(jī)的信噪比定義為圖像中信號(hào)與噪聲的比值（有效信號(hào)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(jī)中動(dòng)態(tài)范圍是什么意思？ 相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍表明相機(jī)探測(cè)光信號(hào)的范圍，動(dòng)態(tài)范圍可用兩種方法來界定，一種是光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍，指飽和時(shí)最大光強(qiáng)與等價(jià)于噪聲輸出的光強(qiáng)的比值，由芯片的特性決定。另一種是電子動(dòng)態(tài)范圍，他指飽和電壓和噪聲電壓之間的比值。對(duì)于固定相機(jī)其動(dòng)態(tài)范圍是一個(gè)定值，不隨外界條件變化

32、而變化。在線性響應(yīng)去，相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍定義為飽和曝光量與噪聲等效曝光量的比值：動(dòng)態(tài)范圍=光敏元的滿阱容量/等效噪聲信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍可用倍數(shù)、dB 或Bit 等方式來表示。動(dòng)態(tài)范圍大，則相機(jī)對(duì)不同的光照強(qiáng)度有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。 11：工業(yè)相機(jī)里的像元深度是什么意思？ 數(shù)字相機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)，即像元灰度值，具有特殊的比特位數(shù)，稱為像元深度。對(duì)于黑白相機(jī)這個(gè)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(duì)于8bit 的相機(jī)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(biāo)。10bit 數(shù)據(jù)就有1024個(gè)灰階而12bit有4096個(gè)灰階。每一個(gè)應(yīng)用我們都

33、要仔細(xì)考慮是否需要非常細(xì)膩的灰度等級(jí)。從8bit上升到10bit 或者12bit 的確可以增強(qiáng)測(cè)量的精度，但是也同時(shí)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(jī)都有哪些接口？ 接口是指相機(jī)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(jī)是怎么分類的？ 1. 按照芯片結(jié)構(gòu)分類：CCD 相機(jī) & CMOS 相機(jī) 2. 按照傳感器結(jié)構(gòu)分：面陣相機(jī) & 線陣相機(jī) 3. 按照輸出模式分類：模擬相機(jī) & 數(shù)字相機(jī) 4. 彩色相機(jī)&黑白相機(jī) 14：工業(yè)相機(jī)與普通數(shù)碼相機(jī)的區(qū)別在哪里？ 1.工業(yè)相機(jī)的快門時(shí)間

34、特別短，能清晰地抓拍快速運(yùn)動(dòng)的物體，而普通相機(jī)抓拍快速運(yùn)動(dòng)的物體非常模糊； 2.工業(yè)相機(jī)的圖像傳感器是逐行掃描的，而普通相機(jī)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(jī)的拍攝速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的相機(jī)；工業(yè)相機(jī)每秒可以拍攝十幅到幾百幅的圖片，而普通相機(jī)只能拍攝2-3 幅圖像； 4.工業(yè)相機(jī)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(jìn)行高質(zhì)量的圖像處理算法，普遍應(yīng)用于機(jī)器視覺系統(tǒng)中。而普通相機(jī)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(jī)？ 1.計(jì)算分辨率：幅寬除以最小檢測(cè)精度得出每行需要的像素。 2.檢測(cè)

35、精度：幅寬除以像素得出實(shí)際檢測(cè)精度。 3.掃描行數(shù)：每秒運(yùn)動(dòng)速度長度除以精度得出每秒掃描行數(shù)。 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果選擇線陣相機(jī)舉例如下： 如幅寬為1600 毫米、精度1 毫米、運(yùn)動(dòng)速度22000mm/s 相機(jī)：1600/1＝1600 像素最少2000 像素，選定為2k 相機(jī) 1600/2048＝0.8 實(shí)際精度22000mm/0.8mm＝27.5KHz 應(yīng)選定相機(jī)為2048 像素28kHz 相機(jī) 16：線陣相機(jī)有哪些特點(diǎn)？ 1.線陣相機(jī)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(jī)每次只采集一行圖像； 3.線陣相機(jī)每次只輸出一行圖像；

36、 4.與傳統(tǒng)的面陣相機(jī)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(jī)器視覺檢測(cè)中使用線陣相機(jī)？ 1.線陣相機(jī)有更高的分辨率；線陣相機(jī)每行像素一般為1024，2048，4096，8012；而一般的面陣相機(jī)僅為640，768，1280，大于2048的面陣很少見。 2.線陣相機(jī)的采集速度更快；不同型號(hào)的線陣相機(jī)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(jìn)行處理一次，因此可以達(dá)到很高的幀率。 3.線陣相機(jī)可以不間斷的連續(xù)采集和處理；線陣相機(jī)可以對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的物體（直線導(dǎo)軌，滾筒上的紙張，織物，印刷品，傳送帶上的物體等）進(jìn)行

37、連續(xù)采集。 4.線陣相機(jī)有更簡單合理的構(gòu)造。與面陣相機(jī)相比，線陣相機(jī)不會(huì)浪費(fèi)分辨率采集到無用數(shù)據(jù)。 18：什么是智能工業(yè)相機(jī)？ 智能工業(yè)相機(jī)并不是一臺(tái)簡單的相機(jī)，而是一種高度集成化的微小型機(jī)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(jī)內(nèi)，從而提供了具有多功能、模塊化、高可靠性、易于實(shí)現(xiàn)的機(jī)器視覺解決方案。智能工業(yè)相機(jī)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(yīng)用了最新的DSP、FPGA 及大容量存儲(chǔ)技術(shù)，其智能化程度不斷提高，可滿足多種機(jī)器視覺的應(yīng)用需求。 19：CCD 芯片與CMOS 芯片的主要參數(shù)有哪些？ 在機(jī)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(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的縮寫。無論是CCD 還是CMOS，他們的作用都是通過光電效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（電壓/電流），進(jìn)行存儲(chǔ)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(gè)像元的實(shí)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(duì)光的響應(yīng)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(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電荷數(shù)量越多。對(duì)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(yīng)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(hào)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(duì)地輻射功率（或照度），與探測(cè)率的意義相同，。單位可用瓦（W）或勒克斯（Lux）表示。 3. 壞點(diǎn)數(shù) 由于受到制造工藝的限制

40、，對(duì)于有幾百萬像素點(diǎn)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(diǎn)數(shù)是指芯片中壞點(diǎn)（不能有效成像的像元或相應(yīng)不一致性大于參數(shù)允許范圍的像元）的數(shù)量，換點(diǎn)數(shù)是衡量芯片質(zhì)量的重要參數(shù)。 4. 光譜響應(yīng) 光譜響應(yīng)是指芯片對(duì)于不同光波長光線的響應(yīng)能力，通常用光譜響應(yīng)曲線給出。 20：線陣相機(jī)與面陣相機(jī)的區(qū)別在哪里？ 線陣CCD 工業(yè)相機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、科研與安全領(lǐng)域的圖象處理。在機(jī)器視覺領(lǐng)域中，線陣工業(yè)相機(jī)是一類特殊的視覺機(jī)器。與面陣工業(yè)相機(jī)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(jī)的典型應(yīng)用領(lǐng)域是檢測(cè)連續(xù)的材料，例如金屬、塑料、紙和纖維等

41、。被檢測(cè)的物體通常勻速運(yùn)動(dòng) , 利用一臺(tái)或多臺(tái)工業(yè)相機(jī)對(duì)其逐行連續(xù)掃描 , 以達(dá)到對(duì)其整個(gè)表面均勻檢測(cè)。可以對(duì)其圖像逐行進(jìn)行處理 , 或者對(duì)由多行組成的面陣圖像進(jìn)行處理。另外線陣工業(yè)相機(jī)非常適合測(cè)量場(chǎng)合，這要?dú)w功于傳感器的高分辨率 , 它可以準(zhǔn)確測(cè)量到微米。 對(duì)于面陣CCD 來說，應(yīng)用面較廣，如面積、形狀、尺寸、位置，甚至溫度等的測(cè)量。面陣CCD 的優(yōu)點(diǎn)是可以獲取二維圖像信息，測(cè)量圖像直觀。缺點(diǎn)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(diǎn)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(jī)少，而且像元尺寸比較靈活，幀幅數(shù)高，特別適用于一維動(dòng)態(tài)目標(biāo)的測(cè)

42、量。 21：線陣相機(jī)是如何定義的？ 線陣工業(yè)相機(jī)，機(jī)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(gè)像素的而已。一般上只在兩種情況下使用這種相機(jī)： 1、被測(cè)視野為細(xì)長的帶狀，多用于滾筒上檢測(cè)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(jī)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(jī)分辨率； 第二步，需要知道系統(tǒng)速度要求與工業(yè)相機(jī)成像速度； 第三步，需要將工業(yè)相機(jī)與圖像采集卡一并考慮，因?yàn)檫@涉及到兩者的匹配； 第四步，價(jià)格的比較。 23：如何用機(jī)器視覺系統(tǒng)要求的精度來計(jì)算出需要選用相機(jī)的分辨率(像素)？ 知道實(shí)

43、際檢測(cè)精度來反推該選用多大像素的工業(yè)相機(jī)可以通過公式來計(jì)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?cái)?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?cái)?shù)量（ Y 方向）來獲得。當(dāng)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(shí)際要求的檢測(cè)速度來推導(dǎo)出該選用什么速度的工業(yè)相機(jī)？ 系統(tǒng)單次運(yùn)行速度=系統(tǒng)成像（包括傳輸）速度+系統(tǒng)檢測(cè)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(jī)異步觸發(fā)功能、快門速度等進(jìn)行理論計(jì)算，最好的方法還是通過軟件進(jìn)行實(shí)際測(cè)試； 25：工業(yè)相機(jī)需要與圖像采集卡匹

44、配哪些才能正常使用？ 工業(yè)相機(jī)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(gè)： ａ、視頻信號(hào)的匹配，對(duì)于黑白模擬信號(hào)相機(jī)來說有兩種格式，CCIR 和RS170（EIA），通常采集卡都同時(shí)支持這兩種工業(yè)相機(jī)； 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(jī)； ｃ、特殊功能的匹配，如要是用相機(jī)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(jī)同時(shí)拍照，這個(gè)采集卡就必須支持多通道，如果相機(jī)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(jī)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(jī)與1394 接口工業(yè)相機(jī)的區(qū)別在哪里？ USB 相機(jī)與1394 相機(jī)從接口方面來說影響到我們選擇的因素主要有以下幾點(diǎn)： 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(jī)、工業(yè)相機(jī)、等設(shè)備。各廠家的1394 工業(yè)相機(jī)大都遵循DCAM 工業(yè)規(guī)范。而USB 工業(yè)相機(jī)的接口是近期從商業(yè)PC 應(yīng)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(jī)操作電壓為8 到30VDC，USB 工業(yè)相機(jī)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(dú)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)在系統(tǒng)重新啟動(dòng)后能夠保持原先的地址不變，而USB 接口工業(yè)相機(jī)每次啟動(dòng)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(tái)工業(yè)相機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，有著先天的優(yōu)勢(shì)。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(jī)是作為替代SCSI 和PCI 總線的而設(shè)計(jì)的。 27：智能工業(yè)相機(jī)與一般工業(yè)相機(jī)區(qū)別在哪里？ 智能相機(jī)與工業(yè)相機(jī)區(qū)別，簡言之：智能相機(jī)是一種高度集成化的微小型機(jī)器視覺系統(tǒng)；而工業(yè)相機(jī)是機(jī)器視覺系統(tǒng)的組成部分之一。 28：智能工業(yè)相機(jī)中圖像采集單元的主要功能是什

47、么？ 在智能相機(jī)中，圖像采集單元相當(dāng)于普通意義上的CCD/CMOS 相機(jī)和圖像采集卡。它將光學(xué)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(jī)中圖像處理單元起什么作用 在智能工業(yè)相機(jī)中，圖像處理單元類似于圖像采集、處理卡。它可對(duì)圖像采集單元的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的存儲(chǔ)，并在圖像處理軟件的支持下進(jìn)行圖像處理。 30：智能工業(yè)相機(jī)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(jī)中，以上算法都封裝成固定的模塊，用戶可直接應(yīng)用而無需編程。

48、 31：智能工業(yè)相機(jī)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(jī)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(jī)一般均內(nèi)置以太網(wǎng)通信裝置，并支持多種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)和總線協(xié)議，從而使多臺(tái)智能相機(jī)構(gòu)成更大的機(jī)器視覺系統(tǒng)。 32：從那幾個(gè)方面來比較工業(yè)相機(jī)的幾種接口？ 以下是工業(yè)相機(jī)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(biāo)準(zhǔn)類型 Commercial Consumer consumer Commercial 連接方式 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或LAN Link(Cat5TP-J45)

49、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)共享總線 主/從共享總線 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(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(jī)時(shí)應(yīng)注意什么？ 1、根據(jù)應(yīng)用

50、的不同來決定是需要選用CCD 還是CMOS 相機(jī)CCD 工業(yè)相機(jī)主要應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)物體的圖像提取，如貼片機(jī)，當(dāng)然隨著CMOS 技術(shù)的發(fā)展，許多貼片機(jī)也在選用CMOS 工業(yè)相機(jī)。用在視覺自動(dòng)檢查的方案或行業(yè)中一般用CCD 工業(yè)相機(jī)比較多。 CMOS 工業(yè)相機(jī)由成本低，功耗低也應(yīng)用越來越廣泛。 2、分辨率的選擇，首先考慮待觀察或待測(cè)量物體的精度，根據(jù)精度選擇分辨率。其次看工業(yè)相機(jī)的輸出，若是體式觀察或機(jī)器軟件分析識(shí)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(jī)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(chǔ)卡或拍照功能，工業(yè)相機(jī)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(jī)幀數(shù)選擇，當(dāng)被測(cè)物體有運(yùn)動(dòng)要求時(shí)，要選擇幀數(shù)高的工業(yè)相機(jī)。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(jī)中的“自動(dòng)增益控制”功能？ 工業(yè)相機(jī)內(nèi)有一個(gè)將來自 CCD 的信號(hào)放大到可以使用水準(zhǔn)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(hào)畸變。當(dāng)開關(guān)在 ON 時(shí)，在低亮度條件下完全打開鏡頭光圈，自動(dòng)增加增益以獲得清晰的圖像。開關(guān)在 OFF 時(shí)，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(shí)，需要考慮的兩個(gè)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(fù)雜具有更多器件的卡會(huì)比器件較少的卡耗散更多的熱量。好的設(shè)計(jì)會(huì)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(dá)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(hù)是可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)。接近高壓會(huì)在視頻電纜產(chǎn)生很強(qiáng)的電涌，在視頻輸入端和I/O 口加過壓保護(hù)電路可保護(hù)采集卡不會(huì)被工業(yè)環(huán)境電磁干擾會(huì)產(chǎn)生的高壓擊穿。選擇采集卡的同時(shí)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(fèi)等。 36：高速工業(yè)相機(jī)與一般工業(yè)相機(jī)相比有哪些優(yōu)勢(shì)？ 1. 高速實(shí)時(shí)無壓縮圖像記錄，實(shí)時(shí)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(shí)間短的問題，同時(shí)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(hù)等問題； 4. 系統(tǒng)獨(dú)立工作，幾乎不占用計(jì)算機(jī)資源，可靠性高； 5. 一套系統(tǒng)中可支持多塊板卡和相機(jī)，同時(shí)對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤記錄； 6. 支持多種外部信號(hào)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(shí)時(shí)處理。 37：紅外相機(jī)有哪些類別？ 紅外相機(jī)主要近紅外相機(jī)、短波紅外相機(jī)、高速紅外相機(jī)、中波紅外系列相機(jī)、基于DSP 長波紅外系列相機(jī)有下幾類； 38：如何來提高工業(yè)相機(jī)的靈敏度？ 工業(yè)相機(jī)的靈敏度是可以通過設(shè)置工業(yè)相機(jī)的以下功能來實(shí)現(xiàn)的： 提高工業(yè)相機(jī)靈敏度的技術(shù) 名稱 功能 技術(shù)要點(diǎn) Bining功能 靈敏度提高，分辨率降低，幀速提高：適合光強(qiáng)較弱而分辨率要求較低的場(chǎng)合 提供幀、行、列同步信號(hào)，設(shè)置合并電路或合并軟件 像增強(qiáng) 使微光圖像得到顯著增強(qiáng)，適合弱光場(chǎng)合 用像增強(qiáng)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?cè)鐾改ぃ霉獾恼凵湓硖岣吖獾耐高^率 普照CCD 增強(qiáng)成像器件的靈敏度，適合弱光場(chǎng)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(jī)的響應(yīng)度 通過倍增寄存器實(shí)現(xiàn)片內(nèi)電荷能量倍增，激發(fā)更多的載流子 時(shí)間延遲積分(TDI) 通過多級(jí)曝光，提高相機(jī)的響應(yīng) N級(jí)TDI CCD的曝光時(shí)間是單級(jí)CCD的N倍，從而CCD的響應(yīng)度也相應(yīng)的增加N倍 39：工業(yè)相機(jī)的白平衡是什么？ 白平衡（White Balanc

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

57、高圖像質(zhì)量，提高圖像測(cè)量精度 測(cè)量和存儲(chǔ)各像素的響應(yīng)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(yīng)相機(jī)成像的抗干擾能力，反應(yīng)在畫質(zhì)上就是畫面是否干凈無噪點(diǎn)。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(jī)的動(dòng)態(tài)范圍？ 相機(jī)動(dòng)態(tài)范圍成像的目的就是要正確地表示真實(shí)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(jī)動(dòng)態(tài)范圍。 提高相機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的技術(shù) 名稱 功能 技術(shù)要點(diǎn) 對(duì)數(shù)響應(yīng) 增大成像器件的動(dòng)態(tài)范圍 設(shè)置對(duì)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(diǎn)基礎(chǔ)上，同時(shí)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(yīng)目標(biāo)光強(qiáng)變化的能力，適合光強(qiáng)變化劇烈場(chǎng)合 對(duì)傳感器做曝光設(shè)置，弱光時(shí)自動(dòng)采用長時(shí)間曝光，強(qiáng)光時(shí)自動(dòng)采用短時(shí)間曝光 43：如何通過調(diào)整工業(yè)相機(jī)來提高圖像質(zhì)量？ 在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，相機(jī)需要采集圖像，有時(shí)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(jī)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(diǎn) 電子曝光 消除曝光飽和、減小光暈、減小像模糊，提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)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(shí)間，但是有時(shí)候并不有效； 將每個(gè)像素互相隔離起來； 在每個(gè)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(duì)數(shù)模式或者Y校正模式 設(shè)置專用的電路或軟件，以實(shí)現(xiàn)多模式輸出 數(shù)字變焦 實(shí)現(xiàn)類似光學(xué)變焦的效果，圖像質(zhì)量并有明顯提升 利用內(nèi)插對(duì)圖像進(jìn)行放大 白平衡 消除顏色失真，提高圖像顏色逼真度 利用對(duì)標(biāo)準(zhǔn)拍板、在標(biāo)準(zhǔn)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(jī)的機(jī)械快門與電子快門有什么區(qū)別？ 機(jī)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(tái)“拉幕”一樣左右或上下以一定寬度的縫隙“劃過”成像像場(chǎng)窗口，讓窗口獲得指定時(shí)間長短的“見光機(jī)會(huì)”——這就使通常的機(jī)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(shí)，使用電子時(shí)間電路，使CCD/CMOS 只通電“一個(gè)指定的時(shí)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(jī)械快門的好處是不用電即可工作，缺點(diǎn)是高速和低速檔比較會(huì)不準(zhǔn)確。電子快門比純機(jī)械快門更精確，性能更高(最短曝光時(shí)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(jī)與模擬工業(yè)相機(jī)的區(qū)別是什么？ 從概念上來講，這兩種相機(jī)只在輸出信號(hào)上有區(qū)別，模擬工業(yè)相機(jī)輸出的是模擬信號(hào)，數(shù)字工業(yè)相機(jī)輸出的是數(shù)字信號(hào)。也就是說模擬工業(yè)相機(jī)的A/D 轉(zhuǎn)換是在工業(yè)相機(jī)之外進(jìn)行的，數(shù)字工業(yè)相機(jī)的A/D 轉(zhuǎn)換是在工業(yè)相機(jī)內(nèi)完成的。 46：如何來保養(yǎng)工業(yè)相機(jī)？ 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(yīng)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(jī)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(duì)攝像頭造成損傷，認(rèn)為損傷經(jīng)銷商是不保修的； 6.倉儲(chǔ)時(shí)，應(yīng)當(dāng)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(jī)的圖像視頻信號(hào)，以幀為單位傳送到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和VGA 幀存，供計(jì)算機(jī)處理，存儲(chǔ)，顯示和傳輸?shù)仁褂?。在機(jī)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(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)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(hào)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(hào)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(jī)的CCD/CMOS 芯片尺寸與圖像尺寸的關(guān)系？ 工業(yè)相機(jī)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(duì)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