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1、工业相机的应用及基础知识随着科技的飞速发展，工业 数字相机在机器视觉、工业检测、图像处理、模式识别、人脸识别等等方面有着非常广泛的应用，现整理工业数字相机的相关基础知识做一分类整理与大家共享。1、 工 业相机的主要参数。分辨率 速度（帧频/行频） 噪声 信噪比 动态范围 像元深度 光 谱响应 光学接口 2、工业 相机分辨率的定义。分辨率是相机最基本的参数，由相机所采用的芯片分辨率决定，是芯片靶面排列的像元数量。通常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
2、行。现 在相机的分辨率通常表示多少 K,如 1K（1024），2K(2048), 3K(4096)等。在采集图像时，相机的分辨率 对图像质量有很大的影响。在对同样大的视场（景物范围）成像时，分辨率越高，对细节的展示越明显。 3、工业 相机的帧频和行频的概念 相机的帧频/行频表示相机采集 图像的频率，通常面阵相机用帧频表示，单位fps（Frame Per second），如 30fps,表示相机再 1 秒 钟内最多能采集 30 帧图像；例如：MV-VD078SC 这个型号的相机，线阵相机通常用行频便是单位 KHz,如 12KHz 表示相机再 1 秒钟内最多能采集 12000 行图像数据。速度是相
3、机的重要参数，在实际应用中很多时候需要对运动物体成像。相机的速度需要满足一定要求，才能清晰准确的对物体成像。相机的帧频和行频首先受到芯片的帧频和行频的影响，芯片的设计最高速度则主要是由芯片所能承受的最高时钟决定。 4、工业 相机噪声的概念工业相机的噪声是指成像过 程中不希望被采集到的，实际成像目标外的信号。根据欧洲相机测试标准 EMVA1288 中，定义的相机中的噪声从总体上可分为两类：一类是由有效信号带来的符合泊松分布的统计涨落噪声，也叫散粒噪声（shot noise）,这种噪声对任何相机都是相同的，不可避免，尤其确定的计算公式。（就是：噪声的平方=信号的均值）。第二类是相机自身固有的与信号
4、无关的噪声，它是由图像传感器读出电路、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。另外，对数字相机来说，对视频信号进行模拟转换时会产生量化噪声，量化位数越高，噪声越低。 5、工业 相机信噪比的概念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，图像质量越好。6、工业 相机的动态范围。相机的动态范围表明相机探 测光信号的范围，动态范围可用两种方法来界定，一种是光学动态范围，指饱和时最大光强与等价于噪声输出的光强的比值，由芯片的特性决定。另一种是电子动态范围，他指饱和电压和噪声电压之间的比值。对于固定相机其动
5、态范围是一个定值，不随外界条件变化而变化。在线性响应去，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。 7、工业 相机里的像元深度。数字相机输出的数字信号，即像元灰度 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
6、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。从 8bit 上升到 10bit 或者 12bit 的确可以增强测量的精度，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。 8、工业 相机的硬件接口？ 硬件接口是指相机与镜头之 间的借口，常用的镜头的借口有 C 口，CS 口，F 口。 9、 工 业相机的分类。答： 按照芯片结构分类：CCD 相机 & CMOS 相机 如：MV-VD078SC &MV-1300UC按照传感器结构分： 面阵相机 & 线阵相机 如：MV-VD200SC&P2-2X-01K4
7、0 按照输出模式分类：模拟相机 & 数字相机 如：VS-808H&MV-VS142FC彩色相机& 黑白相机 如：VS-808HC&MV-VS142FM10、工业相机与普通数 码相机的区 别。 答： 工业相机的快门时间特别短，能清晰地抓拍快速运动的物体，而普通相机抓拍快速运动的物体非常模糊 工业相机的图像传感器是逐行扫描的，而普通相机的图像传感器是隔行扫描的，甚至是隔三行扫描 工业相机的拍摄速度远远高于普通的相机；工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅的图片，而普通相机只能拍摄 2-3 幅图像。 工业相机输出的是裸数据，它的光谱范围也往往比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，普遍应用于机器视觉系统
8、中。而普通相机拍摄的图片，它的光谱范围只适合人眼视觉，并且经过了 MPEG 压缩，图像质量也较差 11、如何选择线阵 相机？ 计算分辨率；幅 宽除以最小 检测精度得出每行需要的像素。 检测 精度；幅宽除以像素得出实际检测精度。 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 相机：1600/11600 像素 最少 2000 像素，选定为 2k 相机 1600/20480.8 实际精度 22000mm/0.8mm27.5KHz 应选定相机为 2048 像素 28kHz 相机
