01你需要黑白相機還是彩色相機?
一張圖像是由一個個像素點陣列構(gòu)成的,每個像素點都代表著一個數(shù)值,這個數(shù)值稱為像素值,它的含義為像素點的顏色強度。
彩色圖像
黑白圖像
a清晰度的區(qū)別
彩色相機芯片傳感器和黑白相機芯片傳感器在結(jié)構(gòu)上沒有太大的區(qū)別,而黑白相機一般是在單色像素上加上濾色片,只允許一種顏色的光通過光感芯片,從而得到“黑白”的顏色。在彩色相機中,需要算法處理多通道的顏色分量,使得彩色圖像中像素邊緣精度丟失,所以彩色相機的的實際分辨率要比黑白相機的分辨率要低。
b靈敏度的區(qū)別
在相機芯片傳感器中每一個像素前面都有濾色片,這將導(dǎo)致像素接收的光量減少幾倍,另外,因為人眼只能看到可見光,為了使色彩信息接近人眼的習(xí)慣,一般需在感光芯片前再加一個紅外截至濾光片,又進一步減少像素接收的光量,這些問題將導(dǎo)致彩色感光芯片的靈敏度比同類黑白感光芯片的靈敏度低很多。
綜上所述
只有在需要檢測顏色信息的場合,如醫(yī)學(xué)電子目鏡,彩色印刷品檢測等場合,才需要使用彩色相機,其他的如文字識別,尺寸測量等,一般選用黑白相機。有一些檢測場合不需要檢測顏色信息,但因為檢測物體是彩色的,而且目標(biāo)和背景的灰度級接近,這時,如果使用黑白相機,則對比度不強烈,而使用彩色相機,可以通過設(shè)置不同的RGB增益,起到增強對比度的效果。這時,會選擇彩色相機。
02你需要多大的圖像分辨率?
在檢測區(qū)域一定的前提下,相機的分辨率越高,檢測的精度也就越高,當(dāng)然,檢測精度還和檢測算法有關(guān)系。如面積、形狀、尺寸、位置等的測量時,優(yōu)先考慮面陣相機。如被測視野為細(xì)長的帶狀,類似滾筒上的檢測或者需要的視野或*的精度時,考慮使用線陣相機。
a面陣相機案例說明
我們暫且假定算法的精度是一個像素,如果您的要求是這樣的:
需要檢測的某個方向的尺寸為X。
希望檢測的精度為△X。
那么我們需要的分辨率就是:X/△X。
如,檢測一個長度寸約為10mm的工件,精度為0.01mm,則圖像寬度需要10/0.01=1000像素。
假設(shè)檢測一個物體的表面劃痕,要求拍攝的物體大小為10*8mm,要求的檢測精度是0.01mm。首先假設(shè)我們要拍攝的視野范圍在12*10mm,那么相機的低分辨率應(yīng)該選擇在:(12/0.01)*(10/0.01)=1200*1000,約為120萬像素的相機,也就是說一個像素對應(yīng)一個檢測的缺陷的話,那么低分辨率必須不少于120萬像素,但市面上常見的是130萬像素的相機,因此一般而言是選用130萬像素的相機。但實際問題是,如果一個像素對應(yīng)一個缺陷的話,那么這樣的系統(tǒng)一定會極不穩(wěn)定,因為隨便的一個干擾像素點都可能被誤認(rèn)為缺陷,所以我們?yōu)榱颂岣呦到y(tǒng)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性,取缺陷的面積在3到4個像素以上,這樣我們選擇的相機也就在130萬乘3以上,即低不能少于300萬像素,通常采用300萬像素的相機為。
b線陣相機案例說明
1.計算分辯率:幅寬除以最小檢測精度得出每行需要的像素
2.選定相機:幅寬除以像素數(shù)得出實際檢測精度。
3.每秒運動速度長度除以精度得出每秒掃描行數(shù)。
例如如幅寬為1600毫米、精度1毫米、運動速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(yīng)選定相機為2048像素28kHz相機
03.你需要多高的輸出幀率?
根據(jù)要檢測的速度,選擇相機的幀率一定要大于或等于檢測速度,等于的情況就是你處理圖像的時間一定要快,一定要在相機的曝光和傳輸?shù)臅r間內(nèi)完成。
a.應(yīng)用場合舉例說明
1.實時監(jiān)控或觀察:輸出幀率>25fps
2.自動檢測:輸出幀率>每秒鐘檢測工件的個數(shù)
3.高速記錄和檢測場合需要200fps甚至更高的輸出幀率
相機的幀頻一般和兩個因素有關(guān),一是相機使用的感光芯片的輸出幀頻,而是相機能夠傳輸?shù)膸l,一般,相機選用的接口都是能將感光芯片產(chǎn)生的圖象完整的傳輸?shù)街鳈C的,但一些低成本的相機或做的不好的相機也有可能不能將感光芯片產(chǎn)生的圖象完整的傳輸?shù)街鳈C,就是通常所謂的丟幀。
b幀頻與行頻
幀頻是和分辨率相關(guān)的,因為“幀頻×分辨率=帶寬”。比如,分辨率為1280×1024的相機,也就是1.25M,每秒28幀,則帶寬就是35M。包括感光芯片、傳輸接口等,都有一定的帶寬瓶頸,所以,要看一款相機的幀頻是否能滿足要求,必須看是在多大分辨率下幀頻多高。
對于線陣來說,因為只有一行,所以,一般不叫幀頻,叫行頻。即,每秒多少行。如果認(rèn)為線陣一行就是一幀的話,這和幀頻其實是一個概念。線陣?yán)镞€有一個像素時鐘的概念。就是每秒能有多少個像素輸出。這和行頻、幀頻有大概的對應(yīng)關(guān)系。如,像素時鐘是40M,則一秒有40M個像素輸出,一行有2048個像素,則行頻就是40M/2048=20K。對于面陣來說,道理是一樣的,但面陣很少提及像素時鐘這個概念。
04.你需要CCD相機還是CMOS相機?
按感光芯片的結(jié)構(gòu)分,可以分為CCD和CMOS兩種。具體的又有很多種,這里我們列舉幾種比較常見的:
全幀CCD
幀轉(zhuǎn)移CCD
逐行掃描行間轉(zhuǎn)移CCD
隔行掃描行間轉(zhuǎn)移CCD
3TCMOS滾動快門或卷簾快門
4TCMOS串行全幀快門
5TCMOS并行全幀快門
線陣CCD
以上結(jié)構(gòu)中,在工業(yè)檢測領(lǐng)域應(yīng)用最多的是逐行掃描行間轉(zhuǎn)移CCD、隔行掃描行間轉(zhuǎn)移CCD、3TCMOS滾動快門或卷簾快門和4TCMOS串行全幀快門。
a.選型原則
拍攝的物體是否運動,如果拍攝的物體是運動的,則不能選用卷簾快門的CMOS相機和隔行掃描行間轉(zhuǎn)移CCD,可以選用全幀快門CMOS相機,或者是行間轉(zhuǎn)移CCD。一般,只能拍靜止物體的相機價格相對低一些,而且,由于結(jié)構(gòu)簡單,性能會比較不錯,所以,在只需要拍攝靜止物體的場合,選擇卷簾快門的CMOS相機會是不錯的選擇。
b.CCD與CMOS區(qū)別
CCD和CMOS是兩種不同的成像芯片結(jié)構(gòu),很難說哪種更好一些。常見的芯片中,由于CMOS的集成度比較高,功耗小,適合在手機、QQ攝像頭中使用,所以,CMOS目前的發(fā)展方向是像素尺寸比較小、低成本,高性價比。這也使大家有一個感覺,就是CMOS的價格和性能都比較低,其實這是不準(zhǔn)確的,CCD也有低端和的,CMOS也是一樣,所以,很難說CMOS就是比CCD差。這只是兩種不同的工藝。
05.你需要如何設(shè)置相機最短的曝光時間?
如果您需要抓拍運動物體,是不是選用適合抓拍運動物體的相機,如轉(zhuǎn)移型CCD,或全幀快門CMOS相機就可以了呢?答案是否定的,您還需要設(shè)置合適的曝光時間,因為相機在抓拍運動的物體時會由于積分效應(yīng)不可避免的會產(chǎn)生不同程度運動模糊。
a.應(yīng)用案例說明
要想拍到清晰的高速運動物體,準(zhǔn)則就是,在曝光時間△T內(nèi),物體成的像在感光面上移動的距離不超過一個像素。例如:對10mm的物體,要求分辨精度到10um,那么需要1000像素的分辨率,即每一個像素對應(yīng)物體的物空間長度是100um,依據(jù)準(zhǔn)則,曝光時間△T內(nèi)物體運動的距離應(yīng)該不超過100um,假設(shè)物體運動的物體為V=5m/s,那么有:
V×Texp<100um;
Texp<20us;
一個簡單的計算曝光時間的公式是:
Texp<視野寬度/(圖像寬度×物體該方向移動速度)
或Texp<視野高度/(圖像高度×物體該方向移動速度)
不過,曝光時間太短,如果相機的靈敏度不是很高,圖象就會太暗。不過在工業(yè)檢測場但是,有些場合,比如,交通上的高速道路抓拍,因為無法加光源,而車的運動速度又比較快,所以,這時就需要對相機的靈敏度提出很高的要求了。