隨著科技的飛速發(fā)展，工業(yè)數(shù)字相機在機器視覺、工業(yè)檢測、圖像處理、模式識別、人臉識別等等方面有著非常廣泛的應用，但是工業(yè)相機的相關(guān)知識學習渠道相當匱乏，經(jīng)過多年的技術(shù)積累，現(xiàn)將工業(yè)數(shù)字相機的相關(guān)基礎(chǔ)知識做一分類整理與大家共享。

1、工業(yè)相機的主要參數(shù)

①分辨率 ②速度(幀頻/行頻) ③噪聲 ④信噪比 ⑤動態(tài)范圍 ⑥像元深度 ⑦光譜響應 ⑧光學接口

2、工業(yè)相機的幀頻和行頻的概念

相機的幀頻/行頻表示相機采集圖像的頻率，通常面陣相機用幀頻表示，單位fps(frame per second)，如30fps,表示相機再1秒鐘內(nèi)最多能采集30幀圖像;例如：mv-vd078sc這個型號的相機，線陣相機通常用行頻便是單位 khz,如12khz表示相機再1秒鐘內(nèi)最多能采集12000行圖像數(shù)據(jù)。速度是相機的重要參數(shù)，在實際應用中很多時候需要對運動物體成像。相機的速度需 要滿足一定要求，才能清晰準確的對物體成像。相機的幀頻和行頻首先受到芯片的幀頻和行頻的影響，芯片的設(shè)計最高速度則主要是由芯片所能承受的最高時鐘決定。

3、工業(yè)相機分辨率的定義

分辨率是相機最基本的參數(shù)，由相機所采用的芯片分辨率決定，是芯片靶面排列的像元數(shù)量。通常面陣相機的分辨率用水平和垂直分辨率兩個數(shù)字表示， 如：1920(h)x 1080(v)，前面的數(shù)字表示每行的像元數(shù)量，即共有1920個像元，后面的數(shù)字表示像元的行數(shù)，即1080行?，F(xiàn)在相機的分辨率通常表示多少k,如 1k(1024)，2k(2048), 3k(4096)等。在采集圖像時，相機的分辨率對圖像質(zhì)量有很大的影響。在對同樣大的視場(景物范圍)成像時，分辨率越高，對細節(jié)的展示越明顯。

4、工業(yè)相機信噪比的概念

相機的信噪比定義為圖像中信號與噪聲的比值(有效信號平均灰度值與噪聲均方根的比值)，代表了圖像的質(zhì)量，圖像信噪比越高，圖像質(zhì)量越好。

5、工業(yè)相機噪聲的概念

工業(yè)相機的噪聲是指成像過程中不希望被采集到的，實際成像目標外的信號。根據(jù)歐洲相機測試標準emva1288中，定義的相機中的噪聲從總體上可分為兩 類：一類是由有效信號帶來的符合泊松分布的統(tǒng)計漲落噪聲，也叫散粒噪聲(shot noise),這種噪聲對任何相機都是相同的，不可避免，尤其確定的計算公式。(就是：噪聲的平方=信號的均值)。第二類是相機自身固有的與信號無關(guān)的噪 聲，它是由圖像傳感器讀出電路、相機信號處理與放大電路等帶來的噪聲，每臺相機的固有噪聲都不一樣。另外，對數(shù)字相機來說，對視頻信號進行模擬轉(zhuǎn)換時會產(chǎn) 生量化噪聲，量化位數(shù)越高，噪聲越低。

6、工業(yè)相機的動態(tài)范圍

相機的動態(tài)范圍表明相機探測光信號的范圍，動態(tài)范圍可用兩種方法來界定，一種是光學動態(tài)范圍，指飽和時最大光強與等價于噪聲輸出的光強的比值，由芯片的特 性決定。另一種是電子動態(tài)范圍，他指飽和電壓和噪聲電壓之間的比值。對于固定相機其動態(tài)范圍是一個定值，不隨外界條件變化而變化。在線性響應區(qū)，相機的動 態(tài)范圍定義為飽和曝光量與噪聲等效曝光量的比值：

e2d6【中國自動化網(wǎng)社區(qū)】72fd03【http://sns.ca800.com】1c66ea

動態(tài)范圍=光敏元的滿阱容量/等效噪聲信號 5bb0【中國自動化網(wǎng)社區(qū)】5f5a45【http://sns.ca800.com】f8

動態(tài)范圍可用倍數(shù)、db或bit等方式來表示。動態(tài)范圍大，則相機對不同的光照強度有更強的適應能力。

7、工業(yè)相機的硬件接口

硬件接口是指相機與鏡頭之間的借口，常用的鏡頭接口有c口，cs口，f口。

8、工業(yè)相機里的像元深度

數(shù)字相機輸出的數(shù)字信號，即像元灰度值，具有特殊的比特位數(shù)，稱為像元深度。對于黑白相機這個值的方位通常是8-16bit。像元深度定義了灰度由暗到亮 的灰階數(shù)。例如：對于8bit的相機0代表全暗而25代表全亮。介于0和25之間的數(shù)字代表一定的亮度指標。10bit數(shù)據(jù)就有1024個灰階而 12bit有4096個灰階。每一個應用我們都要仔細考慮是否需要非常細膩的灰度等級。從8bit上升到10bit或者12bit的確可以增強測量的精 度，但是也同時降低了系統(tǒng)的速度，并且提高了系統(tǒng)集成的難度(線纜增加，尺寸變大)，因此我們也要慎重選擇。

9、工業(yè)相機的分類

①按照芯片結(jié)構(gòu)分類：ccd相機&cmos相機如：mv-vd078sc&mv-1300uc

②按照傳感器結(jié)構(gòu)分：面陣相機&線陣相機如：mv-vd200sc&p2-2x-01k40

③按照輸出模式分類：模擬相機&數(shù)字相機如：vs-808h&mv-vs142fc

④彩色相機&黑白相機如：vs-808hc&mv-vs142fm

10、如何選擇線陣相機

①計算分辨率;幅寬除以最小檢測精度得出每行需要的像素。

②檢測精度;幅寬除以像素得出實際檢測精度。

③掃描行數(shù);每秒運動速度長度除以精度得出每秒掃描行數(shù)。

11、工業(yè)相機與普通數(shù)碼相機的區(qū)別

①工業(yè)相機的快門時間特別短，能清晰地抓拍快速運動的物體，而普通相機抓拍快速運動的物體非常模糊

②工業(yè)相機的圖像傳感器是逐行掃描的，而普通相機的圖像傳感器是隔行掃描的，甚至是隔三行掃描

③工業(yè)相機的拍攝速度遠遠高于普通的相機;工業(yè)相機每秒可以拍攝十幅到幾百幅的圖片，而普通相機只能拍攝2-3幅圖像。

④工業(yè)相機輸出的是裸數(shù)據(jù)，它的光譜范圍也往往比較寬，比較適合進行高質(zhì)量的圖像處理算法，普遍應用于機器視覺系統(tǒng)中。而普通相機拍攝的圖片，它的光譜范圍只適合人眼視覺，并且經(jīng)過了mpeg壓縮，圖像質(zhì)量也較差

根據(jù)以上計算結(jié)果選擇線陣相機

舉例如下：如幅寬為1600毫米、精度1毫米、運動速度22000mm/s相機：1600 /1=1600像素最少2000像素，選定為2k相機。1600/2048=0.8實際精度22000mm/0.8mm=27.5khz應選定相機為2048像素