机器视觉系统的开发-相机的选择

2选择相机光源选择好了以后,下一步就是选择相机。通常,在工业相机的说明书上,会出现这样的指标,如图2.1所示。1、根据应用的不同分别选用CCD或CMOS相机CCD工业相机主要应用在运动物体的图像提取,如贴片机机器视觉,当然随着CMOS技术的发展,许多贴片机也在选用CMOS工业相机。用在视觉自动检查的方案或行业中一般用CCD工业相机比较多。CMOS工业相机由成本低,功耗低也应用越来越广泛。CCD尺寸的解释:基本上,常用的CCD尺寸并不是『单位』而是『比例』!1英吋CCDSize=长12.8mmX宽9.6mm=对角线为16mm之对应面积。根据『勾股定理』,可得出该三角之三边比例为4:3:5;换句话说,我无须给你完整的面积参数,只要给你该三角形最长一边长度,你就可以透过简单的定理换算回来。有了固定单位的CCD尺寸就不难了解余下CCDSize比例定义了,例如:1/2"CCDSize的对角线就是1"的一半为8mm,面积约为[(8/5)*4*(8/5)*3]/122.88=1/4。2、与镜头的匹配传感器芯片尺寸需要小于或等于镜头尺寸,C或CS安装座也要匹配(或者增加转接口);3.像素深度(PixelDepth)即每像素数据的位数,一般常用的是8Bit,对于数字相机机一般还会有10Bit、12Bit等。4.扫描类型(Scantype)相机中的成像元件是CCD芯片。如果CCD芯片只有一行感光器件(如图2.2左所示),换句话说,每次只能对物体的一条线进行成像,那么,这种扫描类型成为线扫描(linescan),这样的相机称为线阵相机。如果CCD芯片的感光区是个矩形阵面(如图2.2右所示),换句话说,每次能对物体进行整体成像,那么,这种扫描类型成为面扫描(linescan),这样的相机称为面阵相机。面阵相机的优点是价格便宜,处理方面,可以直接获得一幅完整的图像。线阵相机的优点是速度快,分辨率高,可以实现运动物体的连续检测,比如传送带上的滤波等带状物体(这种情况下,面阵相机很难检测);其缺点是需要拼接图像的后续处理。图2.3给出了线阵相机的一个成像实例,以帮助大家更好的理解线阵相机的成像过程。按照扫描方式不同,面阵相机还可以分为隔行扫描(Interlacedscan)和逐行扫描(ProgressiveScan)。隔行扫描方式下一幅完整图像分两次显示,首先显示奇数场(1、3、5……),再显示偶数场(2、4、6……),如图2.4所示。隔行扫描相机的优点是价格便宜,但由于隔行扫描方式是先扫奇数场,再扫偶数场,所以隔行扫描相机在拍运动物体的时候容易出现锯齿状边缘或叠影。逐行扫描相机则没有上述的缺点,由于所有行同时曝光,不会分先后,所以在拍摄运动图像画面清晰,失真小。其余参数相似的情况下,逐行扫描相机要比隔行扫描相机贵。5.相机分辨率(CameraResolution)分辨率是影响图像效果的重要因素,我们一般用水平和垂直方向上所能显示的像素数来表示分辨率,例如640×480。该值越大图形文件所占用的磁盘空间也就越多,从而图像的细节表现得更充分。与分辨率联系非常紧密的参数是视场(FieldofView)和特征分辨率需要选择合适的分辨率,根据系统的需求来选择相机分辨率的大小,通常系统的像素精度等于视场(长或宽)除以相机分辨率(长或宽)。如视场为10mm×7.5mm,使用130万像素的相机,则相机分辨率为1280×960Pixel,则像素精度为10mm÷1280Pixel=0.0078mm/Pixel;下面以一个应用案例来分析。假设检测一个物体的表面划痕,要求拍摄的物体大小为10*8mm,要求的检测精度是0.01mm。首先假设我们要拍摄的视野范围在12*10mm,那么相机的最低分辨率应该选择在:(12/0.01)*(10/0.01)=1200*1000,约为120万像素的相机,也就是说一个像素对应一个检测的缺陷的话,那么最低分辨率必须不少于120万像素,但市面上常见的是130万像素的相机,因此一般而言是选用130万像素的相机。但实际问题是,如果一个像素对应一个缺陷的话,那么这样的系统一定会极不稳定,因为随便的一个干扰像素点都可能被误认为缺陷,所以我们为了提高系统的精准度和稳定性,最好取缺陷的面积在3到4个像素以上,这样我们选择的相机也就在130万乘3以上,即最低不能少于300万像素,通常采用300万像素的相机为最佳。特征分辨率(FeatureResolution),如图2.5所示。视场是指能拍摄到的范围,特征分辨率是指能分辨的实际物理尺...

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