机器视觉-相机选型-20220819

机器视觉是通过计算机模拟人的视觉功能,利用工业相机采集图像,运用图像处理算法在图像中提取目标物并加以理解,进行识别检测、测量及控制等。

机器视觉在工业自动化应用中最鲜明的特点就是提高了工业生产中的灵活性与自动化程度,在恶劣危险环境、大批量重复性工业生产等人工视觉难以胜任的场合,替代人工视觉。

目标：

1.了解相机、镜头、光源各种的分类。

2.并且能熟练配置相机、光源和镜头的各种参数。

3.根据项目要求，配置一个合理的机器视觉的解决方案。

相机：

工业相机是机器视觉系统中的一个关键的组件，根据项目要求以及工作场景选取合适的工业相机是非常重要的，尤其对于项目解决方案工程师来说提交一份报价便宜、符合项目的方案与其他公司竞价，精通相机选型是必须要掌握的技能。

工业相机的参数：

分辨率(Resolution)：相机每次采集图像的像素点数(Pixels)，分辨率越高，成像后的图像像素数就越高，图像就越清晰。分辨率越高的相机，帧率一般都不会太高。

像元尺寸(Pixel Size)：即一个像元的大小。像元大小和像元数（分辨率）共同决定了相机机靶面的大小。

工业曝光方式(Global/Rolling shutter):工业相机常见的曝光方式有帧曝光和行曝光。

帧曝光(Global shutter)是指传感器阵列中的所有像素同时曝光，曝光周期是由预先设定的快门时间决定的 。这种曝光方式的相机更适合拍摄运动物体，图像不会偏移，不会失真。

图像失真类型：

                混叠效应失真、模糊效应失真-运动模糊-散焦模糊、块效应失真、噪声干扰失真、光电散粒噪声失真、读出噪声失真、脉冲噪声失真、振铃效应失真

失真具体的内容：

        图像的常见失真类型_小白我超可爱的的博客-CSDN博图像失真

行曝光(Rolling shutter)是指同一行上的像素同时曝光，不同行的曝光起始时间是不同的，每行的曝光时间是相同的 ，行间的延迟不变。这种曝光方式的相机适用于拍摄静止的物体，拍摄运动物体，图像会偏移。

参考：

工业相机常见参数 - 知乎 (zhihu.com)

CCD & CMOS

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)

CMOS相机主要组成部分是像敏单元阵列和MOS场效应管集成电路，这两部分是集成在同一块硅片上。也就是是说，每个像素包括两个部分：感光部分 – 像敏单元将光转换成点信号，信号预处理部分 – MOS场效应管。像素也是排成阵列，与CCD不同，每个像素都有其X、Y地址，并可分别由两个方向的地址译码器进行选择；输出信号送A/D转换器进行模数转换，变成数字信号输出。

参考：CCD相机和CMOS相机的比较 - 知乎 (zhihu.com)

相比于CCD，CMOS的优点由于：
1） 设计单一感光器感光器连接放大器
2） 灵敏度同样面积下高感光开口小，灵敏度低
3） 成本线路品质影响程度高，成本高CMOS整合集成，成本低
4） 解析度连接复杂度低，解析度高低，新技术高
5）噪点比单一放大，噪点低百万放大，噪点高
6） 功耗比需外加电压，功耗高直接放大，功耗低
由于构造上的基本差异，我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真（专属通道设计），透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理，可以保持资料的完整性；CMOS的制程较简单，没有专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个像素的资料。参考：CMOS摄像机的成像原理_百度知道

景深：

靶面尺寸：

光圈大小：

工作距离：

传感器类型：

相机精度：