basler相机的触发线是那两脚_机器视觉相机类型以及接口标准详解
隨著成像技術的進步，相機及其接口的類型不斷演變，以滿足大量應用的需求。對于檢測和分析至關重要的半導體，電子，生物技術，裝配和制造行業中的機器視覺應用而言，使用最好的相機系統來完成手頭的任務對于獲得最佳圖像質量至關重要。?從模擬和數碼相機 ，逐行掃描和隔行掃描格式到FireWire和GigE接口，理解照相機類型，數字接口，電源和軟件等參數為從成像新手轉向成像專家提供了一個很好的機會。
相機類型及其優勢
模擬與數碼相機
在最一般的層面上，相機可以分為兩種類型：模擬和數字。模擬攝像機實時傳輸連續可變的電子信號。這個信號的頻率和幅度然后被模擬輸出設備解釋為視頻信息。模擬視頻信號的質量和解釋的方式都會影響最終的視頻圖像。而且，這種數據傳輸方式有利有弊。通常情況下，模擬攝像機比數字攝像機便宜并且簡單，使其成為普通視頻應用的經濟高效和簡單的解決方案。但是，模擬攝像機的分辨率(電視線數量)和幀速率都有上限。例如，在美國被稱為NTSC的最常見的視頻信號格式之一被限制為約800個電視線(通常為525)和每秒30幀。??PAL標準使用625條電視線，每秒25幀的幀頻。?模擬攝像機也很容易受到電子噪聲的影響，這取決于電纜長度和連接器類型等一些常被忽視的因素。
數碼相機作為最新引進并穩步成為最受歡迎的數碼相機，以電子信號的形式傳輸二進制數據(“零和零”)。盡管與給定像素的光強度相對應的電壓是連續的，但是模數轉換過程將其離散化并且在0(黑色)和2N-1之間分配灰度值，其中N是編碼。?輸出設備然后將二進制數據轉換成視頻信息。重要的是數字和非模擬相機類型獨特的兩個主要區別：
數字視頻信號在離開攝像機時與到達輸出設備時完全相同。
視頻信號只能用一種方式解釋。
這些差異消除了由于顯示而導致的信號傳輸和由輸出設備解釋的錯誤。?與模擬相機相比，數碼相機通常提供更高的分辨率，更高的幀速率，更少的噪音和更多的功能。?不幸的是，這些優勢與成本相關 – 數碼相機通常比模擬相機更昂貴。?此外，功能豐富的相機可能會涉及更復雜的設置，即使是只需要基本功能的視頻系統。?在大多數情況下，數碼相機也被限制在較短的電纜長度。表1提供了模擬和數字相機類型的簡要比較。
| 垂直分辨率受模擬信號帶寬的限制 | 垂直分辨率不受限制;?在水平和垂直方向上都能提供高分辨率 |
| 標準尺寸的傳感器 | 沒有帶寬限制，提供大量的像素和傳感器，從而獲得高分辨率 |
| 計算機和捕捉板可用于數字化，但不是顯示所必需的 | 計算機和捕捉板(在某些情況下)需要顯示信號 |
| 模擬打印和錄制輕松納入系統 | 信號可以被壓縮，因此用戶可以在低帶寬中傳輸 |
| 信號容易受到噪音和干擾，從而導致質量損失 | 輸出信號是數字的;信號處理過程中幾乎沒有信號損失 |
| 有限的幀率 | 高幀率和快門 |
隔行與逐行掃描相機
相機格式可以分為隔行掃描，逐行掃描，區域掃描和行掃描。?為了便于比較，最好將它們分為隔行與逐行以及面積與行距。?傳統的CCD相機在傳感器上使用隔行掃描。?傳感器分為兩個場：奇數場(第1,3,5 …行)和偶數場(第2,4,6 …行等)。?然后將這些字段合并為一個完整的框架。?例如，以每秒30幀(fps)的幀速率，每個字段以1/60秒讀取。?對于大多數應用程序，隔行掃描不會導致問題。?然而，在高速應用中可能會出現一些麻煩，因為到第二個場被掃描時，物體已經移動了。?這會導致圖像中出現鬼影或模糊效果(圖1a ?– ?1b)。在圖1a中，注意TECHSPEC?Man如何用隔行掃描傳感器拍攝照片時出現歪斜。
相反，逐行掃描通過順序掃描行(第1,2,3,4，…行)解決了高速問題。?不幸的是，逐行掃描的輸出還沒有被標準化，因此在選擇硬件時應該小心。?一些逐行掃描相機提供了模擬輸出信號，但很少有顯示器能夠顯示圖像。出于這個原因，建議采集卡將數字化模擬圖像進行顯示。
面積掃描與線掃描相機
在區域掃描相機中， 成像透鏡將要成像的物體聚焦到傳感器陣列上，并且在像素級上對圖像進行采樣以用于重建(圖2)。如果圖像沒有快速移動或者對象不是非常大，這很方便。?熟悉的數字即取即拍相機是區域掃描設備的例子。使用線掃描相機，像素以線性方式排列，這使得陣列非常長(圖2)。?長陣列是理想的，因為每次曝光讀出的信息量大大減少，讀出速度由于沒有列移位寄存器或多路復用器而增加;換句話說，當物體移動經過相機時，圖像被逐行地取出并用軟件重建。
?圖2：區域掃描技術示意圖(左)線掃描技術示意圖(右)
| ?4：3(H：V)比例(典型值) | 線性傳感器 |
| 大型傳感器 | 更大的傳感器 |
| 高速應用 | 高速應用 |
| 快速快門時間 | 構建圖像一次一行 |
| 比線掃描更低的成本 | 物體在傳感器下通過 |
| 比線性掃描更廣泛的應用范圍 | 理想的捕捉寬對象 |
| 簡單的安裝 | 特殊的對齊和時間要求;?復雜的整合，但簡單的照明 |
?
時間延遲和積分(TDI)與傳統的線掃描相機
在傳統的線掃描攝像機中，物體移動通過傳感器，圖像逐行掃描。?由于重建圖像的每一行來自線性陣列的短時間曝光，所以收集的光很少。因此，這需要大量照明(想想復印機或文件掃描儀)。另一種方法是時間延遲和積分(TDI)線掃描相機。?在這些布置中，多個線性陣列并排放置。第一個陣列暴露后，電荷被轉移到相鄰的線路。?當物體移動線條間距時，在第一個物體上面進行第二次曝光，依此類推。因此，物體的每一行被重復地成像，并且曝光被相互相加(圖3a-3b)。這減少了噪音，從而增加了信號。?而且，它展示了觸發的概念，其中像素陣列的曝光與對象的運動和照明的閃光同步。
數碼相機接口
由于傳輸噪聲，失真或其他信號劣化不會影響正在傳輸的信息，數碼相機在過去的十年中已經流行起來。由于輸出信號是數字信號，傳輸過程中幾乎沒有信息丟失。隨著越來越多的用戶轉向數碼相機，成像技術也已經進入了包括眾多的數字接口。成像景觀將在另一個十年里有很大的不同，但現在最常見的接口是采集卡，GigE和USB(表3)。
與許多攝像機選擇標準一樣，沒有單一的最佳選擇接口，而是必須為手頭的應用選擇最合適的設備。異步或確定性傳輸允許數據傳輸收據，保證信號完整性，由于雙向通信而使傳輸時間超時。在等時傳輸中，發生預定的分組傳輸(例如，每125μs)，保證時間，但是允許以高傳輸速率丟棄分組的可能性。
采集卡
圖像處理通常涉及使用計算機。采集卡允許用戶將模擬攝像機信號輸出到計算機中進行分析;?或模擬信號(NTSC，YC，PAL，CCIR)，捕獲板包含一個模數轉換器(ADC)，用于數字化信號進行圖像處理。?其他人可以實時查看信號。?然后用戶可以捕捉圖像并保存以供將來的操作和打印。?捕捉板包含基本捕捉軟件，允許用戶保存，打開和查看圖像。?術語捕獲板也指PCI卡，它是從數碼相機接口獲取和解釋數據所必需的，但不是基于標準的計算機連接器。
FireWire(IEEE 1394 / IIDC DCAM標準)
由于FireWire端口在計算機上的廣泛使用， FireWire (又名IEEE 1394)是一種流行的串行等時攝像機接口。盡管Firewire.a是傳輸速率較慢的接口之一，但FireWire.a和FireWire.b都允許連接多臺攝像機，并通過FireWire電纜提供電源。 不推薦使用熱插拔/熱插拔功能，因為連接器的設計可能會導致電源引腳短路，從而導致信號引腳短路，從而可能損壞端口或設備。
CameraLink?
CameraLink?是專門為機器視覺應用開發的高速串行接口標準，最引人注目的是涉及自動化檢測和過程控制的標準。
采集卡需要使用，并且必須單獨向攝像機供電。因為除了低壓差分對LVDP信號線之外還需要特殊的布線，因此需要單獨的異步串行通信通道來保持數據傳輸的全部帶寬。單電纜基座配置允許專門用于視頻的255 MB / s傳輸。雙路輸出(完整配置)允許單獨的攝像機參數發送/接收線路，以在極端高速應用中釋放更多的數據傳輸空間(680 MB / s)。
?
CameraLink?HS(高速)是CameraLink?接口的擴展，通過使用更多的電纜，可實現更高的速度(15米高達2100MB /秒)。?此外，CameraLink?HS還可以支持最長約300米的光纖電纜。
?GigE(GigE視覺標準)
GigE基于千兆以太網互聯網協議，使用標準的Cat-5和Cat-6電纜作為高速攝像機接口。標準的以太網硬件，如交換機，集線器和中繼器可以用于多臺攝像機，但是每當使用非對等(直接攝像機到卡)連接時，必須考慮整體帶寬。在GigE Vision中 ，相機控制寄存器基于EMVA GenICam標準。鏈路匯聚(LAG，IEEE 802.3ad)可選地在一些攝像機上并行使用多個以太網端口來提高數據傳輸速率，并且通過多播來分配處理器負載。在某些攝像機的支持下，網絡精確時間協議(PTP)可用于同步連接在同一網絡上的多個攝像機的時鐘，從而在相關的曝光之間建立固定的延遲關系。設備是可熱插拔的。
?USB(通用串行總線)
由于USB 2.0在計算機中普遍存在，因此它是一種流行的界面。?速度不高，但方便;?最大可達速度取決于USB外設組件的數量，因為總線的傳輸速率總共固定為480Mb / s。?電纜在任何電腦商店都可以買到。在某些情況下，與筆記本電腦一樣，可能需要單獨為相機供電。
USB 3.0具有USB 2.0即插即用的優點，同時還允許更高的數據傳輸速率。
?
CoaXPress是一種單線高帶寬串行接口，可實現高達6.25Gb / s的傳輸速率，電纜長度可達100m。 多條電纜可用于高達25Gb / s的速度。就像PoE一樣，同軸電纜也是一個可用的選項。
CoaXPress圖像采集卡是必需的。
| ?數據傳輸速率： | ?800 Mb / s | 3.6 Gb / s(全配置) | 480 Mb / s | 5Gb / s的 | 1000 Mb / s |
| ?設備： | 多達63個 | 1?1 | 多達127個 | 多達127個 | 無限 |
| 捕獲委員會： | 可選的 | 需要 | 可選的 | 可選的 | 不需要 |
| ?功率： | l可選的 | 需要 | 可選的 | 可選的 | 必需(PoE可選) |
給相機供電
許多相機接口允許通過信號電纜遠程向相機供電。?如果情況并非如此，則通常通過Hirose連接器(也允許觸發接線和I / O)或標準的AC / DC適配器類型連接來提供電源。?即使在照相機可以通過卡或端口供電的情況下，使用可選的電源連接也是有利的。?例如，菊鏈式FireWire相機或從筆記本電腦運行系統是額外功率的理想情況。?此外，具有大型高速傳感器和板載FPGA的攝像機需要比通過信號電纜更多的功率。
?以太網供電(PoE)
目前，可用的電源注入器允許特定的攝像機通過GigE電纜為攝像機供電。如果空間限制不允許攝像機擁有自己的電源，如在工廠地面安裝或戶外應用中，則這一點很重要。在這種情況下，注入器會沿著電纜線的某處添加標準電纜，傳輸到攝像機和計算機。但是，并非所有的GigE相機都是PoE兼容的。與其他接口一樣，如果需要峰值性能，電源應與信號電纜分開供電。在PoE中，電源電壓是基于使用比標準相機可提供的電壓更高的電壓的標準;?這需要更多的電子元件，并導致更多的功耗，這需要復雜的散熱設計，以避免熱噪聲增加，從而損失圖像質量。
模擬CCD輸出信號
模擬視頻信號有幾種不同的格式。?格式定義了幀速率，顯示行數，專用于顯示和消隱的時間，同步，帶寬和信號細節。?在美國，電子工業協會(EIA)將單色信號定義為RS-170。?彩色版本被定義為RS-170A，通常被稱為國家電視標準委員會(NTSC)。?RS-170和NTSC都是復合信號。這意味著所有的顏色和強度信息被合并為一個信號。?T有一些分量信號(YC和RGB)將色度(顏色)與亮度(顏色強度)分開。CCIR是歐洲的單色標準，而PAL和SECAM是歐洲的顏色標準。??注意：相機和顯示格式必須相同以獲得適當的圖像。
筆記本電腦和相機
盡管許多數碼相機接口可供筆記本電腦使用，但強烈建議您避免使用標準筆記本電腦進行高質量和/或高速成像應用。通常，筆記本電腦上的數據總線不能支持完整的傳輸速度，并且資源不能充分利用高性能攝像機和軟件。特別是，大多數筆記本電腦中的以太網卡標準的性能遠遠低于臺式電腦可用的PCIe卡。
相機軟件
一般而言，在成像軟件方面有兩種選擇：特定于相機的軟件開發工具包(SDK)或第三方軟件。
SDK包含應用程序編程接口和代碼庫，用于開發用戶定義的程序，以及簡單的圖像查看和采集程序，不需要任何編碼，并提供簡單的功能。?使用第三方軟件，攝像機標準(GenICam，DCAM，GigE Vision)對于確保功能非常重要。第三方軟件包括NI LabVIEW?，MATLAB?，OpenCV等。通常，第三方軟件能夠運行多個攝像頭并支持多個接口，但最終由用戶來確保功能。
盡管存在用于成像應用的大量相機類型，接口，功率要求和軟件，但是了解每種應用的優缺點允許用戶為任何應用選擇最佳組合。無論應用程序是否需要高數據傳輸，長電纜長度和/或菊花鏈，攝像機組合都可以達到最佳效果。
小編推薦HOT
視覺+機器人，如何實現連接器的自動裝配？
機器視覺在制造業應用的10個案例?
機器視覺技術發展的五大趨勢?
搞懂機器視覺基本內容，這份PPT就夠了！?
機器視覺系統集成發展的現狀和前景?
2019年光技術發展的十大趨勢?
機器視覺：PC式視覺系統與嵌入式視覺系統區別 ?
干貨：變成計算機視覺大師，需要經歷的幾個階段?
計算機視覺和圖像處理之間有什么區別？?
基于HALCON的機器視覺開發，C++或C#如何選擇？?
?End?
更多是視覺資訊盡在“新機器視覺”微信公眾號~
總結
以上是生活随笔為你收集整理的basler相机的触发线是那两脚_机器视觉相机类型以及接口标准详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： 中柏平板u盘启动_大数据时代，如何挑选大
- 下一篇： pytorch 训练过程acc_深度学习