二、相机的选型

机器视觉之硬件

导入——机器视觉的硬件要求

---

相机的选型

介绍相机的基本参数，分类和特点以及常见的相机品牌和型号。

---

一、相机基本参数：

1. 分辨率：

• 数字相机：与光电传感器的像元数对应；
• 模拟相机：取决于视频制式有关；

PAL为768576， MTSC为640480

2. 像素位数：

像素位深度，每个像素所用的位数(bit)，像素位深度决定了彩色图像的每个像素可能有的颜色数,或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数。

常见的彩色图为24位深度，即R\G\B每通道8bit

3. 像素尺寸：

通常位3~10μm

_{尺寸越小，制造难度越大}

4. 帧速度：

• 面阵相机：每秒采集的帧数
• 线阵相机：每秒采集的行数 Hz

5. 曝光方式和快门速度：

• 线阵相机*：逐行曝光*。选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间。

• 面阵相机：有帧曝光，场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，外触发采集图片功能，快门速度一般可到10微秒，高速工业相机可以更快。

6. 传感器尺寸：

1/2’’ 1/3’’ 2/3’'等。

像素不变时，相机传感器尺寸越大，噪点控制能力越强；
单个感光元件的间距越大，相互的信号干扰越小。

二、市场上常见的相机厂商

品牌	产地	类型
THE IMAGING SOURCE	美国	线阵相机、面阵相机
IDS uEye	美国	线阵相机、面阵相机、智能相机
Microscan	美国	线阵相机、面阵相机、智能相机
JAI	丹麦	线阵相机、面阵相机、摄像机
Dalsa	加拿大	线阵相机、面阵相机
Teli	日本	线阵相机、面阵相机
COGNEX	美国	智能相机
Balser	德国	线阵相机、面阵相机、智能相机
Crevis	韩国	线阵相机、面阵相机

三、工业相机的分类

1. 感光芯片类型：CCD相机、CMOS

CCD和CMOS相机有什么区别？

• 在数据采集上，CCD和COMS的区别是：CCD每曝光一次，自快门关闭或是内部时脉自动断线（电子快门）后，就进行像素转移处理，将每一行中每个像素的点和信号依次传入缓冲区（电荷存储器）中，由底端的线路导引输出到CCD旁的放大器进行放大，再串联ADC（模拟转数字）输出，相对，再CMOS传感器中，每个像素都会邻接一个放大器及A/D转换电路，用类似内存电路的方式将数据输出。
• 在结构上：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），透过每个像素集合至单一放大器上在做统一处理，可以保持信号的完整性。CMOS制造较简单，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信号。
• 传输结构：
  传输信号时，统一放大器处理，不失真，CMOS必须先放大，再整合各个像素的信号
• 成像效果上：
  CCD：ISO感光度高，解析度高，噪声高，反应速度慢，制造成本高；
  CMOS与之相反
• 噪声差异：
  CCD比CMOS噪声相对减少很多，提高图像品质 耗电量差异：CMOS耗电量是CCD的1/8~1/10
• 解析度：
  CCD分辨率要高于CMOS
  成像质量要优于CMOS
  ISO感光度：CCD大于CMOS感光度
  _同尺寸时
• 成本差异：
  CCD的成品率比CMOS低，
  CCD制造成本高于CMOS传感器
  反应速度：CCD慢与CMOS。

虽然CCD在感光度，分辨率（解析度），噪声等方面优于CMOS，但是CMOS低成本，功耗低及整合度高，现在CMOS技术不断进步，两者差异逐渐减小，CMOS芯片应用更加广泛。

---

2. 传感器结构：线阵相机、面阵相机

线阵相机和面阵相机的区别

线阵相机获取二维图像必须加上扫描运动。为了确定图像每个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。图像获取时间长，效率低。扫描运动和相应位置反馈环节存在，增加了系统复杂性和成本。图像精度可能受扫描运动精度影响而降低，最终影响测量精度。

1. 成像类型
   图像清晰度是由选择的镜头焦距决定的，不是由像素多少决定的。
   线阵相机一般被测视野为细长的带状，①多用于滚筒检测问题，②需要极大的视野或者极高的精度（在大视野或者高精度检测时，其检测速度慢）。一般相机图像是400k~1M，合并后图像有几个M那么大
2. 应用范围：
   面阵相机：应用面较广，如面积，形状，尺寸，位置，甚至温度的测量
   线阵相机：典型领域是连续检测的材料，被检测物通常匀速运动。可以准确测量到微米。

3. 输出信号：模拟相机、数字相机

---

术语介绍

1. ISO感光度：对光线的反应速度，数码相机通过提升感光器件的光线敏感度或者合并几个相邻的感光点来实现
2. 解析度：画面是由许多小投影点所组成的，解析度代表的就是这些点的数量 电子快门：利用感光系统不同点不工作的原来，来控制曝光时间。