相机参数(相机参数设置)

??相机的选择不仅直接决定所采集到的图像的分辨率、图像质量等,同时也与整个系统的运行模式直接相关。

分类方式相机名称特点概要成像过程传统/胶片相机景物成像聚焦在胶片上,形成的像是实像数码相机景物成像聚焦在CCD或CMOS上,光信号转换为电信号,再经过DSP等处理成数字图像,存储在相机存储介质中。芯片类型CCD相机感光元件为电荷耦合元件CMOS相机感光元件是互补金属氧化物半导体传感器结构特性线阵相机一行感光元器件,大视野,高分辨率情况下,系统较复杂,成本较高面阵相机二维感光元器件,矩阵排列,直接输出为二维图像,直观,帧率限制扫描方式逐行扫描相机一次扫描完成整幅图像隔行扫描相机分为奇行和偶行,输出2张图片分辨率大小普通分辨率相机单位英寸中包含的像素点数高分辨率相机输出色彩单色黑白彩色相机输出信号速度普通速度相机扫描速度帧率高速相机一般指数字工业相机(应用于生产过程检测、制药、印刷、电子、电气制造等)响应频率范围可见光相机白光谱段:380~780nm红外/紫外相机等红外谱段:400-1700nm,紫外谱段:10-380nm

(相机参数;1)线性感光原件,每次采集图像输出为一条线,1K, 2K, 4K, 8K等。
(2)适合高分辨率,高速运动以及曲面检测
(3)主要应用行业:高性能文件扫描、工业检测、色选机、光学字符识别、光谱学、条码扫描。
(4)感光芯片分为CCD和CMOS
(5)可分为彩色和黑白线扫相机
(6)分为单线、双线、三线以及棱镜分光等模式
(7)接口:Cameralink、网口
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CCD线阵相机与CMOS线阵相机对比:

对比CCDCMOS成像原理相同相同灵敏度等同面积下,较高感光开口小,灵敏度低信息读取方式需要外部电路控制,复杂直接读取电流(或电压)信号,简单性能图像质量较好,灵敏度高,噪声低,动态范围大,相应速度快灵敏度低,信噪比相对较低,动态范围由像素大小决定,响应速度较快工艺针对图像运用已经成熟有待进一步优化和改善

(1)像元尺寸(pixel size):像元尺寸越大,相机的MTF越高,成像质量越好;

(2)积分时间:相机采集一行需要的曝光时间,单位一般是us
(3)相机行频(f):f=1/t,相机1秒钟采集的最多行数,单位为Hz,行频越高,速度越快。
(4)动态响应范围(dynamic range):一般为12比特,14bit,16bit,表示能区分的图像灰度等级,灰度等级越大,动态响应范围越大。
(5)灵敏度:nA/Lux,对应对最暗的光亮值时相机的响应灵敏性。
(6)光谱响应:对色彩的还原
(7)信噪比:DB,表现为对噪声的抑制能力,越大越好,成像质量越高。



(1)面型感光元件,每次采集图像输出为一帧图像,为横向和纵向像素的成绩,如1280X960,通常面阵大小500万,1200万等。
(2)适合面积、形状、尺寸、位置甚至温度的测量
(3)面阵相机的优点是可以直接获取二维图像信息,缺陷是像元总数多,而每行的像元数一般较线阵少,帧率受到限制。 相机参数
(4)感光芯片分为CCD和CMOS两种,可分为彩色和黑白线扫相机
(5)CCD面阵结构分为:帧转移性、全帧转移性和行间转移性
(6)CMOS面阵结构主要分为:无源像素传感器(Passive Pixel Sensor,PPS)和有源像素传感器(Active Pixel Senso, APS)

(1)曝光模式:全局快门(Global)、卷帘门
(2)扫描方式:逐行扫描、隔行扫描
(3)ROI:Multi-ROI
(4)分辨率:和焦距以及成像像素数有关
(5)多种数据输出接口形式:USB3.0,GigE,Mini Camera Link,Power over Camera link

对比线阵相机面阵相机像元尺寸与像元数单行方形像素方形像素,行列像素数不同积分时间一行曝光时间一帧曝光时间相机频率行频帧频fps动态响应范围含义相同光谱响应面阵相机功能参数:曝光模式:常亮Binning输出:横纵binningROI输出:可选择ROI区域输出

(1)已知FOV H=80mm,V=100mm,传输速度speed=30m/min,针对JAIGO-2400M系列面阵相机计算横向(Hr)和纵向分辨率,以及最大积分时间(t)
计算公式:
Hr = FOV H / 横向像素数
Vr = FOV V / 纵向像素数
t < Vr / speed

(1)RS-422:低压差分信号(2.4v),最高传输距离1200米
(2)LVDS:低压差分信号(350MV),最高400Mbps
(3)Channel Link:基于LVDS标准,并行数据串行化,最高1.8Gbps
(4)Camera link:基于Channel Link增加传输控制信号,并定义了接口传输标准,三种配置Base,Medium,Full,带宽高达5.4Gbps
(5)USB:通用串行总线,最长5米,目前USB3.0,带宽可达5Gbps。
(6)IEEE1394
(7)GigE:基于以太网通信协议,最远距离100米
(8)CoaXPress

(1)FOV的确定,speed的确定,WD的确定
(2)确定线阵/面阵相机
(3)计算相机分辨率和芯片尺寸
(4)确定相机其他性能参数,综合数据接口/交期/维护等确定相机型号和供应商
(5)镜头参数计算和接口确定
(6)镜头其他性能参数确定(畸变率)等的确定
(7)综合价格、交期等因素,确定镜头型号和供应商

??(1)确定工况环境的相机视野大小(mm):涵盖待检品的最大尺寸规格
??(2)明确工况环境的待检物的输送/转动速度
??(3)明确(或测量得到)工况环境的相机可加装的物理空间高度

(1)确定应用需求

?检测目标:明确需要检测的物体特性,如尺寸、形状、表面特征等。
?环境条件:
?系统要求:

(2)选择相机类型

?相机类型:
?传感器尺寸:

(3)计算所需镜头的参数

?视场(FOV):根据被检测物体的大小和相机传感器的尺寸计算所需视场。
&esmp;&esmp;公式:FOV = 传感器尺寸/镜头焦距*工作距离
?分辨率:根据系统分辨率要求计算镜头的最小分辨率。
??公式:镜头分辨率(lp/mm)= 传感器分辨率(像素数/mm)/ 2
?工作距离(WD):确定镜头到被检测物体的距离。
?景深(DOF):根据检测需求计算所需的景深。

(4)选择镜头类型

固定焦距镜头:适用于视场固定且不需要频繁调整的应用。
变焦镜头:适用于需要调整视场的应用。
远心镜头:适用于需要消除透视误差的高精度测量应用。

(5)考虑接口和兼容性

接口类型:确保镜头的接口类型(如C-mount, CS-mount)与相机兼容。
后焦距:检查镜头的后焦距是否适合相机的法兰距。

相机参数

(6)评估光学性能

光圈(F数):选择合适的光圈大小以控制进光量和景深。
畸变:选择畸变小的镜头,特别是在需要精确测量的应用中。
透光率和镀膜:选择具有高透光率和多层镀膜的镜头,以提高图像质量。

(7)考虑环境适应性和机械稳定性

防护等级:根据工作环境选择符合防护等级要求的镜头。
机械稳定性:确保镜头的机械结构稳定,能够承受振动和冲击。

(8)成本效益分析

预算:在满足性能要求的前提下,考虑成本效益,选择性价比高的镜头。

(9)样品测试

实际测试:在可能的情况下,使用样品进行实际测试,验证镜头的性能是否满足需求。

(10)选择供应商
供应商支持:选择有良好售后服务和技术支持的供应商。

??智能相机一般由图像采集单元、图像处理单元、图像处理软件、网络通信装置等构成,各部分的功能如下:
(1)图像采集单元,在智能相机中,图像采集单元相当于普通一样上的CCD/CMOS相机和图像采集卡,它将光学图像转换为模拟/数字图像,并输出至图像处理单元。
(2)图像处理单元。图像处理单元类似于图像采集/处理卡。它可对图像采集单元的图像数据进行实时的存储,并在图像处理软件的支持下进行图像处理。
(3)图像处理软件。图像处理软件主要在图像处理单元硬件环境的支持下,完成图像处理功能,如几何边缘的提取、Blob、灰度直方图、OCV.OCR、简单的定位和搜索等。在智能相机中,以上算法都封装成固定的模块,用户可直接应用而无需编程。
(4)网络通信装置,网络通信装置是智能相机的重要组成部分,主要完成控制信息、图像数据的通信任务。智能相机一般均内置以太网通信装置,并支持多种标准网络,从而使多态智能相机构成更大的机器视觉系统。

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