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工业相机的主要参数讲解

随着工业4.0时代的到来,智能化变得越来越重要,工业相机对智能化的提升是有目共睹的,英莱科技主营业务从事激光视觉系统的研发及生产,项目中经常涉及到工业相机,了解相关的参数是我们每一个工程师所必备的,现对工业相机镜头参数进行解释说明(部分为普通相机概念),希望对从业人员及爱好者有所帮助。

 
 

工业相机相比于传统的民用相机而言,具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等。市面上工业相机大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相机。

 

工业相机与普通相机的区别

 

随着生活质量的提高,相近相机已经逐渐走进了我们的日常生活,日常活动,外出旅游,我们都会考虑带着相机出门,在介绍工业相机之前,让我们先来看一下,工业相机去普通相机的区别有哪些:

 

 ● 工业相机的性能稳定可靠易于安装,相机结构紧凑结实不易损坏,连续工作时间长,可在较差的环境下使用,一般的数码相机是做不到这些的。

例如:让民用数码相机一天工作24小时或连续工作几天肯定会受不了的。

 

 ● 工业相机的快门时间非常短,可以抓拍高速运动的物体。

例如,把名片贴在电风扇扇叶上,以最大速度旋转,设置合适的快门时间,用工业相机抓拍一张图像,仍能够清晰辨别名片上的字体。用普通的相机来抓拍,是不可能达到同样效果的。

 

 ● 工业相机的图像传感器是逐行扫描的,而普通的相机的图像传感器是隔行扫描的。逐行扫描的图像传感器生产工艺比较复杂,成品率低,出货量少,世界上只有少数公司能够提供这类产品,例如安森美、索尼,而且价格昂贵。

 

 ● 工业相机的帧率远远高于普通相机。

工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅图片,而普通相机只能拍摄2-3幅图像,相差较大。

 

 ● 工业相机输出的是裸数据(raw data),其光谱范围也往往比较宽,比较适合进行高质量的图像处理算法,例如机器视觉(Machine Vision)应用。而普通相机拍摄的图片,其光谱范围只适合人眼视觉,并且经过了mjpeg压缩,图像质量较差,不利于分析处理。

 ● 工业相机相对普通相机来说价格较贵。

 

工业相机的主要参数

 

 ● 最基本的参数——像素数:指的是一款传感器的最大图像素数。通常相机的像素排列是矩形的,可以认为像素是按照固定的间隔排列的小方格,填充整个相机成像平面。

 

 ● 最多提及的参数——分辨率:单位面积上所包含的像素点个数。通常情况下图像分辨率越高图像越清晰。

 

 ● 最重要的参数——曝光/快门速度:指将感光元件置于光照下多长时间。时间的长短直接导致成像的明暗。长,进光量多,图像明亮,适用于光照较差的环境;短,进光量短,图像暗,适用于光照充足的情况。

 

 ● 最容易被忽视的参数——像素尺寸/靶面尺寸:像素和像素尺寸决定着靶面尺寸。目前工业数字相机像元尺寸一般为3um~10um,靶面尺寸一般为1/2寸、1/3寸等。在同等镜头的条件下,根据成像原理可知,像素尺寸和靶面尺寸越大的成像效果会更好。

 

 ● 最应该了解的参数——帧率:指的是一秒钟内可以采集多少幅图像。一般CCD相机需要增加采集卡(模拟转数字),受解析格式影响帧率较固定PAL  25帧NTSC 30帧。CMOS属于数字相机,帧率一般可通过自身设定软件等手段更改。目前最快帧率可达几十万帧。

 

 ● 你不一定知道的参数——像素深度:每个像素数据由多少位(bit)数,常见的有8bit,10bit,12bit。由于计算机存储一般以8bit为倍数,千万不要想当然就是8bit哟!在图像处理时,位数越多表示的范围越大,对软件可调整范围也就越大,当然随之而来的就是内存的增加和和存储方式的复杂度增加。

 

 ● 一个重要的模式——HDR:可以自动拍清楚强光下弱光的细节。如果你还是不懂,可能听过一句广告:逆光也清晰。

 

接下来说一说一般情况下不需要你调整的,但确实很重要的参数或固有参数:

 

 ● 最低照度:是衡量工业相机优劣的一个重要参数,有时省掉“最低”两个字而直接简称照度。它指的是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使工业相机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。

 

 ● 噪声:噪声是指成像过程中不希望被采集到的,实际成像目标之外的信号。总体上分为两类,一类是由有效信号带来的散粒噪声,这种噪声对任何相机都存在;另一类是相机本身固有的与信号无关的噪声。它是由于图像传感器读出电路、相机信号处理与放大电路带来的固有噪声,每台相机的固有噪声都不一样。

 

 ● 信噪比:是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例,信号噪声比值的10为底对数的20倍。CCD 工业相机的信噪比的典型值一般为 45---55dB。代表了图像的质量,图像信噪比越高,相机性能和图像质量越好。

 

 ● 白平衡与黑平衡:白平衡是彩色工业相机的重要参数,它直接影响重现图像的彩色效果,当工业相机的白平衡设置不当时,输出图像就会出现偏色现象,特别是会使原本不带色彩的景物也着上了颜色。黑平衡也是彩色工业相机的一个重要参数,它是指工业相机在拍摄黑色景物或者盖上镜头盖时,输出的 3 个基本电平应相等,使在监视器屏幕上出现纯黑色。

 

 ● 增益:经过双采样之后的模拟信号的放大增益。由于在对图像信号进行放大的过程中同时也会放大噪声信号,因此通常把放大器增益设为最小,曝光和增益是直接控制传感器(CCD/CMOS)上读出来的数据,是要优先调节的,以调节曝光时间为主。在不过曝的前提下,增加曝光时间可以增加信噪比,使图像清晰。当然,对于很弱的信号,曝光也不能无限增加,因为随着曝光时间的增加,噪声也会积累, 曝光补偿就是增加拍摄时的曝光量。增益一般只是在信号弱,但不想增加曝光时间的情况下使用,一般相机增益都产生很大噪音。

 

工业相机的分类

任何东西分类一定有它自己的分类标准,工业相机也不例外。

 ● 按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机;

 ● 按照传感器的结构特性可以分为线阵相机、面阵相机;

 ● 按照扫描方式可以分为隔行扫描相机、逐行扫描相机;

 ● 按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机;

 ● 按照输出信号方式可以分为模拟相机、数字相机;

 ● 按照输出色彩可以分为单色(黑白)相机、彩色相机;

 ● 按照输出信号速度可以分为普通速度相机、高速相机;

 ● 按照响应频率范围可以分为可见光(普通)相机、红外相机、紫外相机等。

 

工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断,通过数字图像摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,类似人类的眼睛,随着人工智能的进一步发展,相信更先进,更稳定,更敏捷的工业相机在不久的将来也会被应用到我们的日常生活当中,让我们拭目以待。

 

好了关于工业相机,今天小编就像您介绍这么多,希望对您有所帮助。了解更多知识,可以关注英莱科技,每周五更新,让我们共同进步。

 

 

 
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工业相机的主要参数讲解

随着工业4.0时代的到来,智能化变得越来越重要,工业相机对智能化的提升是有目共睹的,英莱科技主营业务从事激光视觉系统的研发及生产,项目中经常涉及到工业相机,了解相关的参数是我们每一个工程师所必备的,现对工业相机镜头参数进行解释说明(部分为普通相机概念),希望对从业人员及爱好者有所帮助。

 
 

工业相机相比于传统的民用相机而言,具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等。市面上工业相机大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相机。

 

工业相机与普通相机的区别

 

随着生活质量的提高,相近相机已经逐渐走进了我们的日常生活,日常活动,外出旅游,我们都会考虑带着相机出门,在介绍工业相机之前,让我们先来看一下,工业相机去普通相机的区别有哪些:

 

 ● 工业相机的性能稳定可靠易于安装,相机结构紧凑结实不易损坏,连续工作时间长,可在较差的环境下使用,一般的数码相机是做不到这些的。

例如:让民用数码相机一天工作24小时或连续工作几天肯定会受不了的。

 

 ● 工业相机的快门时间非常短,可以抓拍高速运动的物体。

例如,把名片贴在电风扇扇叶上,以最大速度旋转,设置合适的快门时间,用工业相机抓拍一张图像,仍能够清晰辨别名片上的字体。用普通的相机来抓拍,是不可能达到同样效果的。

 

 ● 工业相机的图像传感器是逐行扫描的,而普通的相机的图像传感器是隔行扫描的。逐行扫描的图像传感器生产工艺比较复杂,成品率低,出货量少,世界上只有少数公司能够提供这类产品,例如安森美、索尼,而且价格昂贵。

 

 ● 工业相机的帧率远远高于普通相机。

工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅图片,而普通相机只能拍摄2-3幅图像,相差较大。

 

 ● 工业相机输出的是裸数据(raw data),其光谱范围也往往比较宽,比较适合进行高质量的图像处理算法,例如机器视觉(Machine Vision)应用。而普通相机拍摄的图片,其光谱范围只适合人眼视觉,并且经过了mjpeg压缩,图像质量较差,不利于分析处理。

 ● 工业相机相对普通相机来说价格较贵。

 

工业相机的主要参数

 

 ● 最基本的参数——像素数:指的是一款传感器的最大图像素数。通常相机的像素排列是矩形的,可以认为像素是按照固定的间隔排列的小方格,填充整个相机成像平面。

 

 ● 最多提及的参数——分辨率:单位面积上所包含的像素点个数。通常情况下图像分辨率越高图像越清晰。

 

 ● 最重要的参数——曝光/快门速度:指将感光元件置于光照下多长时间。时间的长短直接导致成像的明暗。长,进光量多,图像明亮,适用于光照较差的环境;短,进光量短,图像暗,适用于光照充足的情况。

 

 ● 最容易被忽视的参数——像素尺寸/靶面尺寸:像素和像素尺寸决定着靶面尺寸。目前工业数字相机像元尺寸一般为3um~10um,靶面尺寸一般为1/2寸、1/3寸等。在同等镜头的条件下,根据成像原理可知,像素尺寸和靶面尺寸越大的成像效果会更好。

 

 ● 最应该了解的参数——帧率:指的是一秒钟内可以采集多少幅图像。一般CCD相机需要增加采集卡(模拟转数字),受解析格式影响帧率较固定PAL  25帧NTSC 30帧。CMOS属于数字相机,帧率一般可通过自身设定软件等手段更改。目前最快帧率可达几十万帧。

 

 ● 你不一定知道的参数——像素深度:每个像素数据由多少位(bit)数,常见的有8bit,10bit,12bit。由于计算机存储一般以8bit为倍数,千万不要想当然就是8bit哟!在图像处理时,位数越多表示的范围越大,对软件可调整范围也就越大,当然随之而来的就是内存的增加和和存储方式的复杂度增加。

 

 ● 一个重要的模式——HDR:可以自动拍清楚强光下弱光的细节。如果你还是不懂,可能听过一句广告:逆光也清晰。

 

接下来说一说一般情况下不需要你调整的,但确实很重要的参数或固有参数:

 

 ● 最低照度:是衡量工业相机优劣的一个重要参数,有时省掉“最低”两个字而直接简称照度。它指的是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使工业相机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。

 

 ● 噪声:噪声是指成像过程中不希望被采集到的,实际成像目标之外的信号。总体上分为两类,一类是由有效信号带来的散粒噪声,这种噪声对任何相机都存在;另一类是相机本身固有的与信号无关的噪声。它是由于图像传感器读出电路、相机信号处理与放大电路带来的固有噪声,每台相机的固有噪声都不一样。

 

 ● 信噪比:是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例,信号噪声比值的10为底对数的20倍。CCD 工业相机的信噪比的典型值一般为 45---55dB。代表了图像的质量,图像信噪比越高,相机性能和图像质量越好。

 

 ● 白平衡与黑平衡:白平衡是彩色工业相机的重要参数,它直接影响重现图像的彩色效果,当工业相机的白平衡设置不当时,输出图像就会出现偏色现象,特别是会使原本不带色彩的景物也着上了颜色。黑平衡也是彩色工业相机的一个重要参数,它是指工业相机在拍摄黑色景物或者盖上镜头盖时,输出的 3 个基本电平应相等,使在监视器屏幕上出现纯黑色。

 

 ● 增益:经过双采样之后的模拟信号的放大增益。由于在对图像信号进行放大的过程中同时也会放大噪声信号,因此通常把放大器增益设为最小,曝光和增益是直接控制传感器(CCD/CMOS)上读出来的数据,是要优先调节的,以调节曝光时间为主。在不过曝的前提下,增加曝光时间可以增加信噪比,使图像清晰。当然,对于很弱的信号,曝光也不能无限增加,因为随着曝光时间的增加,噪声也会积累, 曝光补偿就是增加拍摄时的曝光量。增益一般只是在信号弱,但不想增加曝光时间的情况下使用,一般相机增益都产生很大噪音。

 

工业相机的分类

任何东西分类一定有它自己的分类标准,工业相机也不例外。

 ● 按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机;

 ● 按照传感器的结构特性可以分为线阵相机、面阵相机;

 ● 按照扫描方式可以分为隔行扫描相机、逐行扫描相机;

 ● 按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机;

 ● 按照输出信号方式可以分为模拟相机、数字相机;

 ● 按照输出色彩可以分为单色(黑白)相机、彩色相机;

 ● 按照输出信号速度可以分为普通速度相机、高速相机;

 ● 按照响应频率范围可以分为可见光(普通)相机、红外相机、紫外相机等。

 

工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断,通过数字图像摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,类似人类的眼睛,随着人工智能的进一步发展,相信更先进,更稳定,更敏捷的工业相机在不久的将来也会被应用到我们的日常生活当中,让我们拭目以待。

 

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