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    工業相機的主要參數講解

    隨著工業4.0時代的到來,智能化變得越來越重要,工業相機對智能化的提升是有目共睹的,英萊科技主營業務從事激光視覺系統的研發及生產,項目中經常涉及到工業相機,了解相關的參數是我們每一個工程師所必備的,現對工業相機鏡頭參數進行解釋說明(部分為普通相機概念),希望對從業人員及愛好者有所幫助。

     
     

    工業相機相比于傳統的民用相機而言,具有高的圖像穩定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等。市面上工業相機大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相機。

     

    工業相機與普通相機的區別

     

    隨著生活質量的提高,相近相機已經逐漸走進了我們的日常生活,日?;顒?,外出旅游,我們都會考慮帶著相機出門,在介紹工業相機之前,讓我們先來看一下,工業相機去普通相機的區別有哪些:

     

     ● 工業相機的性能穩定可靠易于安裝,相機結構緊湊結實不易損壞,連續工作時間長,可在較差的環境下使用,一般的數碼相機是做不到這些的。

    例如:讓民用數碼相機一天工作24小時或連續工作幾天肯定會受不了的。

     

     ● 工業相機的快門時間非常短,可以抓拍高速運動的物體。

    例如,把名片貼在電風扇扇葉上,以最大速度旋轉,設置合適的快門時間,用工業相機抓拍一張圖像,仍能夠清晰辨別名片上的字體。用普通的相機來抓拍,是不可能達到同樣效果的。

     

     ● 工業相機的圖像傳感器是逐行掃描的,而普通的相機的圖像傳感器是隔行掃描的。逐行掃描的圖像傳感器生產工藝比較復雜,成品率低,出貨量少,世界上只有少數公司能夠提供這類產品,例如安森美、索尼,而且價格昂貴。

     

     ● 工業相機的幀率遠遠高于普通相機。

    工業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,相差較大。

     

     ● 工業相機輸出的是裸數據(raw data),其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,例如機器視覺(Machine Vision)應用。而普通相機拍攝的圖片,其光譜范圍只適合人眼視覺,并且經過了mjpeg壓縮,圖像質量較差,不利于分析處理。

     ● 工業相機相對普通相機來說價格較貴。

     

    工業相機的主要參數

     

     ● 最基本的參數——像素數:指的是一款傳感器的最大圖像素數。通常相機的像素排列是矩形的,可以認為像素是按照固定的間隔排列的小方格,填充整個相機成像平面。

     

     ● 最多提及的參數——分辨率:單位面積上所包含的像素點個數。通常情況下圖像分辨率越高圖像越清晰。

     

     ● 最重要的參數——曝光/快門速度:指將感光元件置于光照下多長時間。時間的長短直接導致成像的明暗。長,進光量多,圖像明亮,適用于光照較差的環境;短,進光量短,圖像暗,適用于光照充足的情況。

     

     ● 最容易被忽視的參數——像素尺寸/靶面尺寸:像素和像素尺寸決定著靶面尺寸。目前工業數字相機像元尺寸一般為3um~10um,靶面尺寸一般為1/2寸、1/3寸等。在同等鏡頭的條件下,根據成像原理可知,像素尺寸和靶面尺寸越大的成像效果會更好。

     

     ● 最應該了解的參數——幀率:指的是一秒鐘內可以采集多少幅圖像。一般CCD相機需要增加采集卡(模擬轉數字),受解析格式影響幀率較固定PAL  25幀NTSC 30幀。CMOS屬于數字相機,幀率一般可通過自身設定軟件等手段更改。目前最快幀率可達幾十萬幀。

     

     ● 你不一定知道的參數——像素深度:每個像素數據由多少位(bit)數,常見的有8bit,10bit,12bit。由于計算機存儲一般以8bit為倍數,千萬不要想當然就是8bit喲!在圖像處理時,位數越多表示的范圍越大,對軟件可調整范圍也就越大,當然隨之而來的就是內存的增加和和存儲方式的復雜度增加。

     

     ● 一個重要的模式——HDR:可以自動拍清楚強光下弱光的細節。如果你還是不懂,可能聽過一句廣告:逆光也清晰。

     

    接下來說一說一般情況下不需要你調整的,但確實很重要的參數或固有參數:

     

     ● 最低照度:是衡量工業相機優劣的一個重要參數,有時省掉“最低”兩個字而直接簡稱照度。它指的是當被攝景物的光亮度低到一定程度而使工業相機輸出的視頻信號電平低到某一規定值時的景物光亮度值。

     

     ● 噪聲:噪聲是指成像過程中不希望被采集到的,實際成像目標之外的信號。總體上分為兩類,一類是由有效信號帶來的散粒噪聲,這種噪聲對任何相機都存在;另一類是相機本身固有的與信號無關的噪聲。它是由于圖像傳感器讀出電路、相機信號處理與放大電路帶來的固有噪聲,每臺相機的固有噪聲都不一樣。

     

     ● 信噪比:是指一個電子設備或者電子系統中信號與噪聲的比例,信號噪聲比值的10為底對數的20倍。CCD 工業相機的信噪比的典型值一般為 45---55dB。代表了圖像的質量,圖像信噪比越高,相機性能和圖像質量越好。

     

     ● 白平衡與黑平衡:白平衡是彩色工業相機的重要參數,它直接影響重現圖像的彩色效果,當工業相機的白平衡設置不當時,輸出圖像就會出現偏色現象,特別是會使原本不帶色彩的景物也著上了顏色。黑平衡也是彩色工業相機的一個重要參數,它是指工業相機在拍攝黑色景物或者蓋上鏡頭蓋時,輸出的 3 個基本電平應相等,使在監視器屏幕上出現純黑色。

     

     ● 增益:經過雙采樣之后的模擬信號的放大增益。由于在對圖像信號進行放大的過程中同時也會放大噪聲信號,因此通常把放大器增益設為最小,曝光和增益是直接控制傳感器(CCD/CMOS)上讀出來的數據,是要優先調節的,以調節曝光時間為主。在不過曝的前提下,增加曝光時間可以增加信噪比,使圖像清晰。當然,對于很弱的信號,曝光也不能無限增加,因為隨著曝光時間的增加,噪聲也會積累, 曝光補償就是增加拍攝時的曝光量。增益一般只是在信號弱,但不想增加曝光時間的情況下使用,一般相機增益都產生很大噪音。

     

    工業相機的分類

    任何東西分類一定有它自己的分類標準,工業相機也不例外。

     ● 按照芯片類型可以分為CCD相機、CMOS相機;

     ● 按照傳感器的結構特性可以分為線陣相機、面陣相機;

     ● 按照掃描方式可以分為隔行掃描相機、逐行掃描相機;

     ● 按照分辨率大小可以分為普通分辨率相機、高分辨率相機;

     ● 按照輸出信號方式可以分為模擬相機、數字相機;

     ● 按照輸出色彩可以分為單色(黑白)相機、彩色相機;

     ● 按照輸出信號速度可以分為普通速度相機、高速相機;

     ● 按照響應頻率范圍可以分為可見光(普通)相機、紅外相機、紫外相機等。

     

    工業相機一般安裝在機器流水線上代替人眼來做測量和判斷,通過數字圖像攝取目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統,類似人類的眼睛,隨著人工智能的進一步發展,相信更先進,更穩定,更敏捷的工業相機在不久的將來也會被應用到我們的日常生活當中,讓我們拭目以待。

     

    好了關于工業相機,今天小編就像您介紹這么多,希望對您有所幫助。了解更多知識,可以關注英萊科技,每周五更新,讓我們共同進步。

     

     

     
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    工業相機的主要參數講解

    隨著工業4.0時代的到來,智能化變得越來越重要,工業相機對智能化的提升是有目共睹的,英萊科技主營業務從事激光視覺系統的研發及生產,項目中經常涉及到工業相機,了解相關的參數是我們每一個工程師所必備的,現對工業相機鏡頭參數進行解釋說明(部分為普通相機概念),希望對從業人員及愛好者有所幫助。

     
     

    工業相機相比于傳統的民用相機而言,具有高的圖像穩定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等。市面上工業相機大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相機。

     

    工業相機與普通相機的區別

     

    隨著生活質量的提高,相近相機已經逐漸走進了我們的日常生活,日?;顒?,外出旅游,我們都會考慮帶著相機出門,在介紹工業相機之前,讓我們先來看一下,工業相機去普通相機的區別有哪些:

     

     ● 工業相機的性能穩定可靠易于安裝,相機結構緊湊結實不易損壞,連續工作時間長,可在較差的環境下使用,一般的數碼相機是做不到這些的。

    例如:讓民用數碼相機一天工作24小時或連續工作幾天肯定會受不了的。

     

     ● 工業相機的快門時間非常短,可以抓拍高速運動的物體。

    例如,把名片貼在電風扇扇葉上,以最大速度旋轉,設置合適的快門時間,用工業相機抓拍一張圖像,仍能夠清晰辨別名片上的字體。用普通的相機來抓拍,是不可能達到同樣效果的。

     

     ● 工業相機的圖像傳感器是逐行掃描的,而普通的相機的圖像傳感器是隔行掃描的。逐行掃描的圖像傳感器生產工藝比較復雜,成品率低,出貨量少,世界上只有少數公司能夠提供這類產品,例如安森美、索尼,而且價格昂貴。

     

     ● 工業相機的幀率遠遠高于普通相機。

    工業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,相差較大。

     

     ● 工業相機輸出的是裸數據(raw data),其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,例如機器視覺(Machine Vision)應用。而普通相機拍攝的圖片,其光譜范圍只適合人眼視覺,并且經過了mjpeg壓縮,圖像質量較差,不利于分析處理。

     ● 工業相機相對普通相機來說價格較貴。

     

    工業相機的主要參數

     

     ● 最基本的參數——像素數:指的是一款傳感器的最大圖像素數。通常相機的像素排列是矩形的,可以認為像素是按照固定的間隔排列的小方格,填充整個相機成像平面。

     

     ● 最多提及的參數——分辨率:單位面積上所包含的像素點個數。通常情況下圖像分辨率越高圖像越清晰。

     

     ● 最重要的參數——曝光/快門速度:指將感光元件置于光照下多長時間。時間的長短直接導致成像的明暗。長,進光量多,圖像明亮,適用于光照較差的環境;短,進光量短,圖像暗,適用于光照充足的情況。

     

     ● 最容易被忽視的參數——像素尺寸/靶面尺寸:像素和像素尺寸決定著靶面尺寸。目前工業數字相機像元尺寸一般為3um~10um,靶面尺寸一般為1/2寸、1/3寸等。在同等鏡頭的條件下,根據成像原理可知,像素尺寸和靶面尺寸越大的成像效果會更好。

     

     ● 最應該了解的參數——幀率:指的是一秒鐘內可以采集多少幅圖像。一般CCD相機需要增加采集卡(模擬轉數字),受解析格式影響幀率較固定PAL  25幀NTSC 30幀。CMOS屬于數字相機,幀率一般可通過自身設定軟件等手段更改。目前最快幀率可達幾十萬幀。

     

     ● 你不一定知道的參數——像素深度:每個像素數據由多少位(bit)數,常見的有8bit,10bit,12bit。由于計算機存儲一般以8bit為倍數,千萬不要想當然就是8bit喲!在圖像處理時,位數越多表示的范圍越大,對軟件可調整范圍也就越大,當然隨之而來的就是內存的增加和和存儲方式的復雜度增加。

     

     ● 一個重要的模式——HDR:可以自動拍清楚強光下弱光的細節。如果你還是不懂,可能聽過一句廣告:逆光也清晰。

     

    接下來說一說一般情況下不需要你調整的,但確實很重要的參數或固有參數:

     

     ● 最低照度:是衡量工業相機優劣的一個重要參數,有時省掉“最低”兩個字而直接簡稱照度。它指的是當被攝景物的光亮度低到一定程度而使工業相機輸出的視頻信號電平低到某一規定值時的景物光亮度值。

     

     ● 噪聲:噪聲是指成像過程中不希望被采集到的,實際成像目標之外的信號。總體上分為兩類,一類是由有效信號帶來的散粒噪聲,這種噪聲對任何相機都存在;另一類是相機本身固有的與信號無關的噪聲。它是由于圖像傳感器讀出電路、相機信號處理與放大電路帶來的固有噪聲,每臺相機的固有噪聲都不一樣。

     

     ● 信噪比:是指一個電子設備或者電子系統中信號與噪聲的比例,信號噪聲比值的10為底對數的20倍。CCD 工業相機的信噪比的典型值一般為 45---55dB。代表了圖像的質量,圖像信噪比越高,相機性能和圖像質量越好。

     

     ● 白平衡與黑平衡:白平衡是彩色工業相機的重要參數,它直接影響重現圖像的彩色效果,當工業相機的白平衡設置不當時,輸出圖像就會出現偏色現象,特別是會使原本不帶色彩的景物也著上了顏色。黑平衡也是彩色工業相機的一個重要參數,它是指工業相機在拍攝黑色景物或者蓋上鏡頭蓋時,輸出的 3 個基本電平應相等,使在監視器屏幕上出現純黑色。

     

     ● 增益:經過雙采樣之后的模擬信號的放大增益。由于在對圖像信號進行放大的過程中同時也會放大噪聲信號,因此通常把放大器增益設為最小,曝光和增益是直接控制傳感器(CCD/CMOS)上讀出來的數據,是要優先調節的,以調節曝光時間為主。在不過曝的前提下,增加曝光時間可以增加信噪比,使圖像清晰。當然,對于很弱的信號,曝光也不能無限增加,因為隨著曝光時間的增加,噪聲也會積累, 曝光補償就是增加拍攝時的曝光量。增益一般只是在信號弱,但不想增加曝光時間的情況下使用,一般相機增益都產生很大噪音。

     

    工業相機的分類

    任何東西分類一定有它自己的分類標準,工業相機也不例外。

     ● 按照芯片類型可以分為CCD相機、CMOS相機;

     ● 按照傳感器的結構特性可以分為線陣相機、面陣相機;

     ● 按照掃描方式可以分為隔行掃描相機、逐行掃描相機;

     ● 按照分辨率大小可以分為普通分辨率相機、高分辨率相機;

     ● 按照輸出信號方式可以分為模擬相機、數字相機;

     ● 按照輸出色彩可以分為單色(黑白)相機、彩色相機;

     ● 按照輸出信號速度可以分為普通速度相機、高速相機;

     ● 按照響應頻率范圍可以分為可見光(普通)相機、紅外相機、紫外相機等。

     

    工業相機一般安裝在機器流水線上代替人眼來做測量和判斷,通過數字圖像攝取目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統,類似人類的眼睛,隨著人工智能的進一步發展,相信更先進,更穩定,更敏捷的工業相機在不久的將來也會被應用到我們的日常生活當中,讓我們拭目以待。

     

    好了關于工業相機,今天小編就像您介紹這么多,希望對您有所幫助。了解更多知識,可以關注英萊科技,每周五更新,讓我們共同進步。

     

     

     
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