工业相机

本文总结自大恒图像培训课程
1、概述

• 工业相机
  工业相机是机器视觉系统的重要组成部分，其功能是通过CCD或CMOS成像传感器将镜头接收到的光学信号转换为对应的模拟信号或数字信号，并将这些信息由相机与计算机的接口传送到计算机主机。
• 典型结构
  

2、工业相机分类

• 模拟相机和数字相机
  工业相机按输出图像信号格式划分为模拟相机与数字相机，目前工业上多采用数字相机。
• 面阵相机和线阵相机
  按传感器像素排列方式划分
  • 面阵相机
    • 阵列排列：阵列中的每一个感光单元对应一个像素，拍摄目标的一个面被成像，目标与相机之间是静止的，也可以在一定条件下相对运动的。
    • 可以短时间内曝光、一次性获取完整的目标图像常应用于测量目标物体的形状、尺寸与温度等信息。
  • 线阵相机
    • 感光单元排列是一维的，每次曝光仅是目标上的一条线被成像，形成一行图像，随着目标物体与相机之间的相对运动，相机连续曝光，最后形成一幅二维图像。
    • 幅面宽，图像纵向方式尺寸较灵活，采集频率高，常应用于一维动态目标的测量，如需要极大的视野或极高的精度或被测视野为细长的带状，也多用于曲面检测的问题。

3、传感器芯片类型
传感器是相机的核心部件，目前相机常用的感光芯片有CCD和CMOS两类。

• CCD：所有的电荷全部经过一个“放大器”进行电压转变，形成电子信号。
• CMOS：每一个像素点都有一个单独的放大器转换输出，能够在短时间内处理大量数据。

4、常见术语与参数

• 扫描方式
  是指CCD或CMOS中像素的输出方式
  • 隔离扫描
    将一幅图像分为两场，奇数行为一场，偶数行为一场，两场按规定先后顺序输出。
  • 逐行扫描
    将一幅图像的所有行，从第一行到最后一行按顺序逐行输出，机器视觉中使用的相机多采用逐行扫描。
• 曝光方式
  • 帧曝光
    • 传感器阵列中所有像素同时曝光，曝光周期由预先设定的快门时间确定。
    • 拍摄运动物体，图像不会偏移，不会失真。
  • 行曝光
    • 同一行的像素同时曝光，不同行的曝光起始时间不同，每行的曝光时间是相同的，行间延迟不变。
    • 适用于拍摄静止的物体，拍摄运动物体，图像会偏移。
• 传感器尺寸
  传感器尺寸通常以有效面积（宽*高）或对角线尺寸（英寸）表示
  
• 分辨率
  分辨率通常以水平方向和垂直方向的像素数或套用计算机显示使用的方法表示
• 像元尺寸
  • 像元尺寸就是每个像素的面积
  • 单个像素面积小，单位面积内的像素数就越多，相机的分辨率增加，利于细小缺陷的检测和增大检测视场
  • 随着随着像素面积的缩小，满陷能力（每个像素能够存储的电荷数量）也随之减少，造成相机动态范围的降低。
• 其它常见参数

5、数据输出方式

• 接口与协议