如何解决全局工业相机飞拍拖影问题

1.问题描述:

物体静态拍摄时图像正常，但是动态拍摄时会有拖影现象。

2.问题原因：

只要物体存在运动，拍摄就一定会存在拖影，那么如何判断飞拍项目能否使用？拖影是否会对飞拍造成影响呢？这就要看具体的检测精度要求了，例如对于尺寸测量的项目，拖影对测量精度会有严重影响，在这种情况下，就会要求拖影长度尽可能短，要求不超过1/3像素，或者不超过一个像素等；而对于识别、计数等相关的项目则对拖影的要求会相对宽些，这些要求一般情况下如此，并非绝对，集体需要看实际情况需求。下面详细计算拖影和精度要求之间的关系。

3.解决办法：

我们要记住下面的公式：

拖影对飞拍不造成影响的条件为：曝光时间 * 物体运动速度 ≤ 运动方向精度需求

例如：相机现在的曝光时间是 $2000us$，传送带运动的速度是 $100mm/s$，使用的相机分辨率为 $2448\ast 2048$，视野范围是 $300mm\ast 250mm$，物体运动的方向是水平方向，精度要求拖影不超过 $1/2$ 像素。此时的场景能满足飞拍要求吗？

曝光时间物体运动速度=2000100/1000000=0.2mm

水平方向像素精度要求为=300/2448*1/2=0.061mm

由于 $0.2mm>0.061mm$，所以无法满足此飞拍运动场景的精度要求。

根据上面的公式我们就有了两种解决办法：

（a）降低相机的曝光时间

根据上面例子继续计算，$0.061m/100mm/s=0.00061s=610us$

所以曝光降低到 $610us$ 以下时，拖影就不会超过 $1/2$ 像素，精度就能够达到要求。但是注意，降低曝光后需要加强光源亮度或调大光圈来让图片达到同一亮度。

（b）降低传送带的运动速度

同理根据上面的例子继续计算，$0.061mm/2000us=0.0000305mm/us=30.5mm/s$

所以传送带速度降低到 $30.5mm/s$ 时，拖影就不会超过 $1/2$ 像素，精度就能够达到要求。

飞拍的拖影与被拍摄物体的运动速度、曝光时间强相关。除此之外，还可能与图像传感器（Sensor）有关系，一般来说，Sensor 在进行电荷读出过程中，同时也还是在接收外部光信号的输入，形成寄生光电荷，通常用寄生光灵敏度（Parasitic Light Sensitivity，缩写为 PLS）来表征。一旦 PLS 足够大，当前帧读出阶段所产生的寄生光，可能会在下一帧图像中形成影响，如边缘阴影或者过渡带。

$PLS$ 的问题无法根除，一般有两种方式减弱:

• 通过与机械快门的同步配合，通过减少读出阶段的进光量来减弱
• 选择 $PLS$ 小的全局快门 $Sensor$