工业相机选型

一、工业相机选型

1、黑白/彩色

黑白的同样分辨率的相机，精度比彩色高，尤其是在看图像边缘的时候，黑白的效果更好。特别是做图像处理，黑白工业相机得到的是灰度信息，可直接处理。

要想得到与现实吻合度高的色彩，需要后期处理，比如监控相机。

2、面阵相机/线阵相机

如果对于检测精度要求很高，运动速度很快，面阵相机的分辨率和帧率达不到要求的情况下，当然线阵相机是必然的选择。

3、分辨率计算

根据目标的要求精度及视野范围，反推出相机的像素精度。相机单方向分辨率=单方向视野范围÷理论精度。

例如对于视野大小为10*10mm的场合，要求精度为0.02mm/pixel,则当方向上分辨率=10/0.02=500.然而考虑到相机边缘视野的畸变以及系统的稳定性要求，一般不会只用一个像素单位对应一个测量精度值，一般选择倍数为2或者更高，这样相机单方向分辨率为1000，相机的分辨率=1000*1000=100万，所以选用100万像素的相机即可满足。

同时需要考虑算力，分辨率太大，帧率太高，cpu撑不住。

4、像素深度

每位像素数据的位数，常见的是8bit，10bit，12bit。分辨率和像素深度共同决定了图像的大小。例如对于像素深度为8bit的500万像素，则整张图片应该有500万*8/1024/1024=37M（1024Byte=1KB，1024KB=1M）。增加像素深度可以增强测量的精度，但同时也降低了系统的速度，并且提高了系统集成的难度（线缆增加，尺寸变大等）。

5、高速运动抓拍要求 

经常会有项目需要抓拍高速运动物体，而普通工业相机拍摄的图像会出现拉毛、模糊、变形等影响图像质量的问题，在拍摄图像时，图像模糊现象的出现取决于曝光时间的长短与物体的运动速度。如果曝光时间过长，物体运动速度过快则会出现图像模糊。

拍摄物体为运动物体应选择全局快门（Global shutter)的工业相机，且需要选择帧率大于运动速度的工业相机。

（1）曝光时间

要满足物体运动速度Vp*曝光时间Ts<允许最长拖影S。运动速度比较快的物体拍照，为了防止长的拖影就需要极短的曝光时间，选用感光比较好的工业相机，可以实现。

（2）帧率指标

帧率即相机每秒钟可以捕捉的图像数量，一般决定于图像大小、曝光时间等，是相机的一个重要指标。相机帧率必须保证能够拍摄到系统要求时间间隔最短的两张图片，处理图像的时间一定要快，一定要在相机的曝光和传输的时间内完成，否则就有可能造成丢帧等现象，进而漏检某些产品。

产品：MV-EM（维视）

6、选接口类型

选接口类型	USB2.0	USB3.0	GigE（千兆网）	1394A	1394B	Camera Link
理论速度	480Mbps	5Gbps	1000Mbps	400Mbps	800Mpbs	5.4Gbps
实际速度	30Mbps	900MBps	114.4MBps	28.8MBps	62.4MBps	737MBps
传输距离	5m	3m	100m	10m	100m	10m

接口一般还承担供电功能，USB可承担供电，千兆网可以poe供电。

7、相机芯片

CCD，CMOS

Python比较好（待补充）

二、工业镜头选型

1、光学放大倍数

放大率F = 像元尺寸/精度 （或芯片尺寸除以视野范围）。

相机选择了之后，像元尺寸也就确定了。像元尺寸指传感器上一个物理像元的尺寸，目前工业数字相机像元尺寸一般位3μm~10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。。

2、焦距

焦距是从镜头的中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离（注意！，相机的焦距与单片凸透镜的焦距是两个概念，因为相机上安装的镜头是多片薄的凸透镜组成，单片凸透镜的焦距是平行光线汇聚到一点，这点到凸透镜中心的距离）。焦距的大小决定着视角的大小，焦距数值小，视角大，所观察的范围也大;焦距数值大，视角小，观察范围小。根据焦距能否调节，可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。

根据工作距离计算焦距，如图所示。所谓的工作距离，是指当图像在焦距范围内的时候，物体和照相机镜头前端的距离。它限制了视觉系统以及和视觉系统一起工作的设备所需要的空间。在极限范围内，通过镜头重新对焦，可以改变工作距离。无限共轭镜头的对焦距离可以从最小工作距离一直到无限远，有限共轭镜头则有一个特定工作距离范围。

3、景深(Depth ofField,DOF)

　　景深是指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，其影像仍然清晰的范围。景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化。光圈越大，景深越小;光圈越小、景深越大。焦距越长，景深越小;焦距越短，景深越大。距离拍摄体越近时，景深越小;距离拍摄体越远时，景深越大。

 

4、视场角

这里要注意，选择镜头的时候，还要注意视场角，（假设视场大小为2Ax2B）
水平视场角=2*arctg(A/C)
垂直视场角=2*arctg(B/C)

可使用广角镜头，但镜头畸变率随之升高，消除桶形畸变后，视野可能并没有变大多少

5、光圈(Iris)范围

　　用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。每个镜头上都标有最大F值，例如　8mm　/F1.4代表最大孔径为　5.7毫米　。F值越小，光圈越大，F值越大，光圈越小。

6、选择远心镜头

远心镜头是为纠正传统镜头的视差而特殊设计的镜头，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化。远心镜头与传统镜头对比，如图：
　​

 

7、其他

（1）M 12镜头

M12镜头可与工业相机配合，从而更加便携。和C\CS口间需要转接圈

（2）滤光片

在户外场景下，镜头前可安装红外线滤光片，以适应车辆突然出隧道情况，缓解太阳光直射

（3）靶面直径=相机像元尺寸x相机的水平或者垂直的像素数，（所以镜头的尺寸必须大于这个数值，要不然在传感器上成的像就不全）

（4）分辨率(Resolution)

　　分辨率代表镜头记录物体细节的能力，以每毫米里面能够分辨黑白对线的数量为计量单位：“线对/毫米”(lp/mm)。分辨率越高的镜头成像越清晰。

三、国内外公司

国内： 2018年度中国工业相机十大品牌总评榜，不知道靠不靠谱

          国内比较早的是大恒、凌云，其他：上海方诚、陕西维视、海康 等。源自知乎：国内有哪些自己做工业相机的公司?

国外：以德国与日本为主。basler,AVT,JAI等。PG（灰点）在中国的市场缩水

          还有在国内市场不多的Smartek，Optronis（高速相机），TheImagingSource 德国映美精
          TELI 日本东芝泰力 、Sentech 日本先特客、Hitachi 日本日立、SONY 日本索尼  
         工业领域的3D视觉市场：http://www.gg-robot.com/asdisp2-65b095fb-62327-.html

此外，有些公司的官网上提供选型指南，十分有帮助。

http://www.pixoel.com/Tools.aspx

https://www.baslerweb.com/cn/

四、其他问题：

http://crjqsj.com/index.php/new/index/id/31.html

1、光谱响应特性

是指该像元传感器对不同光波的敏感特性，一般响应范围为350nm~1000nm，一些相机在靶面前面加了一个滤镜，滤除红外线，如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。

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2、工业相机噪声

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光的噪声。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。

3、信噪比

相机的信噪比定义为图像中信号与噪声的比值（有效信号平均灰度值与噪声均方根的比值），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。