工業(yè)相機知識10個問答

1? 問：工業(yè)相機輸入、輸出接口有哪些?

答：在機器視覺檢測技術中，工業(yè)相機的輸入、輸出接口有下列幾種
1).Camera Link;? 2).IEEE 1394 ;? 3).USB2.0 ;? 4).Ethernet ;? 5).USB3.0 ;? *所有這些接口帶寬不一樣，要根據(jù)圖片大小適當選定。

2? 問： ?知道被測物的長、寬、高以及要求的測量精度，如何來選擇 CCD ?相機和工業(yè)鏡頭，選擇以上器件需要注意 什么？

答： 首先要選擇合適的鏡頭。選擇鏡頭應該遵循以下原則； 1).與之相配的相機的芯片尺寸是多大； 2).相機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).鏡頭視場角； 5).鏡頭光譜特性； 6).鏡頭畸變率； 7).鏡頭機械結構尺寸；

3 選擇 CCD 相機時，需要注意什么？

答：應該綜合考慮以下幾個方面 1).感光芯片類型；CCD 還是 CMOS 2).視頻特點；包括點頻、行頻。 3).信號輸出接口； 4).相機的工作模式：連續(xù)，觸發(fā)，控制，異步復位，長時間積分。 5).視頻參數(shù)調整及控制方法：Manual、RS232. 同時，選擇 CCD 的時候應該注意，linch=16mm 而不是等于 25.4mm.

4??CCD ?相機與 CMOS ?相機的區(qū)別在哪里？

?答： 1. 成像過程 CCD 與 CMOS 圖像傳感器光電轉換的原理相同，他們最主要的差別在于信號的讀出過程不同；由于 CCD 僅有一 個（或少數(shù)幾個）輸出節(jié)點統(tǒng)一讀出，其信號輸出的一致性非常好；而 CMOS 芯片中，每個像素都有各自的信號 放大器，各自進行電荷-電壓的轉換，其信號輸出的一致性較差。但是 CCD 為了讀出整幅圖像信號，要求輸出放 大器的信號帶寬較寬，而在 CMOS 芯片中，每個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 CCD 的固有劣勢。

? ? ? ?? 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體單晶材料商，工藝較復雜，世界上只有少數(shù)幾家廠商能 夠生產(chǎn) CCD 晶元，如 DALSA、SONY、松下等。CCD 僅能輸出模擬電信號，需要后續(xù)的地址譯碼器、模擬轉換 器、圖像信號處理器處理，并且還需要提供三組不同電壓的電源同步時鐘控制電路，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)以萬計的計算機芯片和存儲設備等半導體集成電 路的工藝相同，因此聲場 CMOS 的成本相對 CCD 低很多。同時 CMOS 芯片能將圖像信號放大器、信號讀取電路、 A/D 轉換電路、圖像信號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現(xiàn)相機的的所有基本功能， 集成度很高，芯片級相機概念就是從這產(chǎn)生的。隨著 CMOS 成像技術的不斷發(fā)展，有越來越多的公司可以提供高品質的 CMOS 成像芯片，包括：Micron、 CMOSIS、Cypress 等。

? ? ? ? 3. 速度 CCD 采用逐個光敏輸出，只能按照規(guī)定的程序輸出，速度較慢。CMOS 有多個電荷-電壓轉換器和行列開關 控制，讀出速度快很多，目前大部分 500fps 以上的高速相機都是 CMOS 相機。此外 CMOS 的地址選通開關可以 隨機采樣，實現(xiàn)子窗口輸出，在僅輸出子窗口圖像時可以獲得更高的速度。

? ? ? ? 4. 噪聲 CCD 技術發(fā)展較早，比較成熟，采用 PN 結或二氧化硅（SiO2）隔離層隔離噪聲，成像質量相對 CMOS 光 電傳感器有一定優(yōu)勢。由于 CMOS 圖像傳感器集成度高，各元件、電路之間距離很近，干擾比較嚴重，噪聲對圖 像質量影響很大。近年，隨著 CMOS 電路消噪技術的不斷發(fā)展，為生產(chǎn)高密度優(yōu)質的 CMOS 圖像傳感器提供了 良好的條件。

5 問： ?工業(yè)相機都有哪些主要參數(shù)？

答： 1. 分辨率 2. 速度（幀頻/行頻） 3. 噪聲 4. 信噪比 5. 動態(tài)范圍 6. 像元深度 7. 光譜響應 8. 光學接口

6?問： ?工業(yè)相機的分辨率是如何定義的

答： 分辨率是相機最基本的參數(shù)，由相機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 機的分辨率用水平和垂直分辨率兩個數(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 個像元，后面的數(shù)字表示像元的行數(shù)，即 1080 行?，F(xiàn)在相機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，相機的分辨率對圖像質量有很大的影響。在對同樣大的視場（景物范圍） 成像時，分辨率越高，對細節(jié)的展示越明顯。

7 問： ?工業(yè)相機的幀頻和行頻是什么意思 ？

答： 相機的幀頻/行頻表示相機采集圖像的頻率，通常面陣相機用幀頻表示，單位 fps （Frame Per second），如 30fps, 表示相機再 1 秒鐘內最多能采集 30 幀圖像；線陣相機通常用行頻便是單位 KHz,如 12KHz 表示相機再 1 秒鐘內最 多能采集 12000 行圖像數(shù)據(jù)。速度是相機的重要參數(shù)，在實際應用中很多時候需要對運動物體成像。相機的速度 需要滿足一定要求，才能清晰準確的對物體成像。相機的幀頻和行頻首先受到芯片的幀頻和行頻的影響，芯片的 設計最高速度則主要是由芯片所能承受的最高時鐘決定。

8?問： ?工業(yè)相機的噪聲是什么意思

答： 工業(yè)相機的噪聲是指成像過程中不希望被采集到的，實際成像目標外的信號。根據(jù)歐洲相機測試標準 EMVA1288 中，定義的相機中的噪聲從總體上可分為兩類：一類是由有效信號帶來的符合泊松分布的統(tǒng)計漲落噪 聲，也叫散粒噪聲（shot noise）,這種噪聲對任何相機都是相同的，不可避免，尤其確定的計算公式。（就是：噪 聲的平方=信號的均值）。第二類是相機自身固有的與信號無關的噪聲，它是由圖像傳感器讀出電路、相機信號處 理與放大電路等帶來的噪聲，每臺相機的固有噪聲都不一樣。另外，對數(shù)字相機來說，對視頻信號進行模擬轉換 時會產(chǎn)生量化噪聲，量化位數(shù)越高，噪聲越低。

9 問： ?工業(yè)相機的信噪比什么意思

答： 相機的信噪比定義為圖像中信號與噪聲的比值（有效信號平均灰度值與噪聲均方根的比值），代表了圖像的 質量，圖像信噪比越高，圖像質量越好。

10 問：工業(yè)相機中動態(tài)范圍是什么意思？

答： 相機的動態(tài)范圍表明相機探測光信號的范圍，動態(tài)范圍可用兩種方法來界定，一種是光學動態(tài)范圍，指飽 和時最大光強與等價于噪聲輸出的光強的比值，由芯片的特性決定。另一種是電子動態(tài)范圍，他指飽和電壓和噪 聲電壓之間的比值。對于固定相機其動態(tài)范圍是一個定值，不隨外界條件變化而變化。在線性響應去，相機的動 態(tài)范圍定義為飽和曝光量與噪聲等效曝光量的比值： 動態(tài)范圍=光敏元的滿阱容量/等效噪聲信號 動態(tài)范圍可用倍數(shù)、dB 或 Bit 等方式來表示。動態(tài)范圍大，則相機對不同的光照強度有更強的適應能力。

11問：視野大小和測量精度，如何來選擇相機和工業(yè)鏡頭?

選擇相機時：

（一）相機分類：面陣/線陣、黑白/彩色、板級、3D等

（二）根據(jù)精度，確定相機所需分辨率（單像素精度 = 視野寬度 / 相機分辨率寬度 ）

（三）根據(jù)PC接口，確定相機傳輸接口

（四）根據(jù)檢測速度，確定相機幀率

（五）根據(jù)拍照時產(chǎn)品運動速度，確定快門模式

（六）根據(jù)檢測內容，確定黑白 / 彩色 / 紅外

（七）其他一些參數(shù)：感光芯片類型 / 最小曝光時間（飛拍）/ 數(shù)字IO / 信噪比及動態(tài)范圍等

（八）靶面大小：一般配合鏡頭選擇，通常來講，靶面越大成像質量越高

12問：如何選擇鏡頭

（一）鏡頭分類：普通鏡頭、遠心鏡頭、微距鏡頭、變焦鏡頭、環(huán)視鏡頭、紅外鏡頭等

（二）根據(jù)工作距離和視野寬度以及相機的橫向分辨率和象元大小，確定鏡頭焦距

（三）根據(jù)相機分辨率，確定鏡頭所需分辨率

（四）根據(jù)景深確定鏡頭類型（遠心/普通）

13問：工業(yè)相機都有哪些主要參數(shù)？

（1）分辨率?（2）快門模式? （3）速度（幀率/行頻）?（4）傳感器類型?（5）靶面/象元尺寸

（6）信噪比?（7）動態(tài)范圍?（8）像元深度?（9）圖像緩存?（10）光譜響應?（11）光學接口

14問：工業(yè)相機里的像元深度是什么意思？

數(shù)字相機輸出的數(shù)字信號，即像元灰度值，具有特殊的比特位數(shù)，稱為像元深度。對于黑白相機這個值的方位通常是8-16bit。像元深度定義了灰度由暗道亮的灰階數(shù)。例如，對于8bit的相機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。10bit 數(shù)據(jù)就有1024個灰階而12bit有4096個灰階。每一個應用我們都要仔細考慮是否需要非常細膩的灰度等級。從8bit上升到10bit 或者12bit 的確可以增強測量的精度，但是也同時降低了系統(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。

15 問：工業(yè)相機都有哪些鏡頭接口？

法蘭距：安裝法蘭到入射鏡頭平行光的匯聚點（焦點/傳感器平面）之間的距離； 1 in = 25.4mm

（一）C 口 ：法蘭距為17.526mm，安裝螺紋為：直徑1in，32牙/in

（二）CS 口：法蘭距為12.526mm，安裝螺紋為：直徑1in，32牙/in

（三）F 口： 法蘭距為46.5mm，槽 44/48mm

（四）U 口：法蘭距為12mm, 安裝螺紋為M42*1.0

（五）Mxx 口： Mxx * 0.75(如M58 * 0.75)

（六）使用一個 C/CS 5mm接圈，即可將CS口轉成C口

16問：?工業(yè)相機是怎么分類的？

（一）按照芯片結構分類：CCD 相機& CMOS 相機

（二）按照傳感器結構分： 面陣相機 & 線陣相機 & 3D相機

（三）按照輸出模式分類：模擬相機 & 數(shù)字相機

（四）彩色相機&黑白相機

17問： 工業(yè)相機與普通數(shù)碼相機的區(qū)別在哪里？

（一）工業(yè)相機的快門時間特別短，能清晰地抓拍快速運動的物體，而普通相機抓拍快速運動的物體非常模糊；

（二）工業(yè)相機的圖像傳感器是逐行掃描的，而普通相機的圖像傳感器是隔行掃描的，甚至是隔三行掃描；

（三）工業(yè)相機幀率遠高于普通相機；工業(yè)相機每秒可以拍攝十幅到幾百幅圖片，而普通相機只能拍攝2-3 幅圖像；

（四）工業(yè)相機輸出的是裸數(shù)據(jù)，它的光譜范圍也往往比較寬，比較適合進行高質量的圖像處理算法，普遍應用于機器視覺系統(tǒng)中。而普通相機拍攝的圖片，它的光譜范圍只適合人眼視覺，并且經(jīng)過了MPEG 壓縮，圖像質量也較差；
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的halcon知识：工业相机问答（更新中...）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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