工业相机——点阵相机与线阵相机

工业相机

工业相机按照不同的方式分类会有不同的方式，比如按颜色分类：黑白相机和彩色相机；按按照传感器的结构特性可分为面阵相机和线阵相机；按照芯片结构可分为CDD相机和CMOS相机等。这里主要介绍面阵相机和线阵相机的相关知识。
### 【背景引入】

随着全球工业4.0概念的兴起和智能制造的发展，机器视觉技术正快速应用于工业领域，工业视觉应用逐步有引领智能制造的势头。众所周知，视觉应用核心的硬件就是工业相机，而一般工业相机按照像元排列方式分为线阵相机和面阵相机。所以，选择自己适合的相机显得尤为重要，选择相机之前，就要了解相机的相关知识，以帮助我们更好的抉择。

【概念理解】

(该图是一个面阵相机)
面阵相机：是以 “面”为单位来进行图像采集的成像工具，可以在 短时间内曝光、一次性获取完整的目标图像，具有测量图像直观的优势，它实现的是 像素矩阵拍摄。相机拍摄图像中，表现图像细节不是由像素多少决定的，是由分辨率决定的（ 图像的细节或者说图像的清晰度由分辨率决定，所以挑选相机 分辨率是一个重要参考指标） <划重点>。而分辨率是由选择的镜头焦距决定的，同一种相机，选用不同焦距的镜头，分辨率就不同（ 镜头焦距决定分辨率，所以挑选完相机后， 还要挑选一个适合的镜头是一个重要参考指标） <划重点>。用我能理解的话来说，就是镜头焦距决定拍摄的成像大小，如同放大缩小一般。镜头焦距长的所成的像就大，物体成像范围小（这就好比你用手机拍摄，你觉得远处的人轮廓好看，你的食指和你的中指在屏幕上忍不住逐渐分开，放大物体，靠近你，想要看清细节）；镜头焦距短的所成的像小，物体成像范围大（这就好比你用手机拍摄，你觉得远处的人太丑，你的食指和你的中指在屏幕上逐渐靠拢，缩小物体，远离你产生朦胧）。

(该图是海康威视的黑白工业线阵相机)
线阵相机，顾名思义就是所探测的物体要在一个很长的界面上。线阵相机的传感器 只有一行感光像素，所以线阵相机一般具有非常高的扫描频率和分辨率。 线阵CCD/CMOS的优点是一维像元数可以做得很多，而且像元尺寸比较灵活，行频高，特别适用于一维动态目标的测量。通常在如下情况下 <划重点>，考虑使用线阵相机：

• [1] 被测视野为细长的带状，多用于滚筒上检测的问题（可以理解为条形图像）；
• [2] 需要极大的视野或极高的精度；

在第二种情况下（需要极大的视野或极高的精度），就需要用激发装置多次激发相机，进行多次拍照，再将所拍下的多幅“条”形图象，合并成一张巨大的图。因此，用线阵型相机，必须用可以支持线阵型相机的采集卡。

【常用场景】

面阵相机：常用二维信息的获取上，包括在面积、形状、尺寸、位置等方面的测量。典型应用领域有一维码、二维码的解码、自动光学检查、模式识别、瑕疵检测、工业质检、文字识别、纹理识别等。

线阵相机：主要应用于工业、医疗、科研与安全领域的图象处理，典型应用领域是检测连续的材料，例如金属、塑料、纸和纤维等。【线阵相机也可以获取二维图像，但必须配备扫描运动，而且为了能确定图像每一像素点在被测件上的对应位置，还必须配以光栅等器件以记录线阵每一扫描行的坐标。】

【Tips:参数了解】

工业相机的主要参数：

1. 分辨率
2. 速度（帧频/行频）【实时性】
3. 噪声
4. 信噪比
5. 动态范围
6. 像元深度
7. 光谱响应
8. 光学接口

这里对两个常用参数做个简单的说明：

• [1] 分辨率是相机的基本参数，指一个像素表示实际物体的大小，由相机所采用的芯片分辨率决定，是芯片靶面片列的像元数量。通常面阵相机的分辨率用水平和垂直分辨率两个数字表示。比如：相机A3B00CG000的分辨率是5472（水平方向）*3648（垂直方向），表示每行的像元数量是5472，有这样的3648行像元，此时这个相机的分辨率大约在2000万像素。在实际采集数据时，相机的分辨率对图像质量有很大的影响。在同样大的景物范围成像时，分辨率越高，细节展示的效果就越明显。
• [2] 速度（帧频/行频）：相机的帧频和行频代表的相机采集图像时的频率，面阵相机的常用单位fps。举个例子：60fps，代表的是每秒中内相机最多采集60帧。线阵相机的常用单位是khz。例如，8khz表示每秒内相机最多采集8000行数据。实际采集图像时，有时候速度也是一个重要指标，比如生产流水线上，质检速度有一定的时间限制时，就需要考虑相机的速度。