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机器视觉检测的基础知识大全
机器视觉检测的基础知识【大全】
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机器视觉检测的基础知识~相机
相机都有哪些种类?
我们常说的CCD就是相机么?
除了2D平面相机,是否还有其他种类的相
机,原理又是什么?
下面这篇文章给您一一来。
一,相机就是CCD么?
通常,我们把所有相机都叫作CCD,CCD已经成了相机的代名词。
正在使用被叫做CCD
的很可能就是CMOSo其实CCD和CMOS都称为感光元件,都是将光学图像转换为电子
信号的半导体元件。
他们在检测光时都采用光电二极管,但是在信号的读取和制造方法上存
在不同。
两者的区别如下:
CCD
CMOS
制造技术
比较困难
比较容易
(可以转而使用通用半导饰制造發宣)
制造成本
高价
低价
消耗电力
多
少
干扰
微信号:
1
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对光的敏感度
高
不如CCD
—/像素。
所谓像素,是指图像的最小构成单位。
电脑中的图像,是通过像素(或者称为PIXEL)这一
规则排列的点的集合进行表现的。
每一个点都拥有色调和阶调等色彩信息,由此就可以描绘
▼例如液晶显示器上会显示「分辨率4280x1024」等。
这表示横向的像素数为1280,纵向的像素数为1024。
这样的显示器的像素总数即为1280x1024=1,310,720o由于像素数越多,则越可以表现出图像的细节,因此也可以说「清晰度更高」。
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S!
U
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Ml
Ml
三,像素直径。
所谓像素直径,是指每个CCD元件的大小,通常使用pm作为单位。
严谨的说,这个大小中包含了受光元件与信号传送通路。
(二像素间距,即某个像素的中心到邻近一个像素的中心的距离。
)o也就是说,像素直径与像素间距的值是一样的。
如果像素直径较小,则图像将通过较小的像素进行描绘,因此可以获得更加精细的图像。
可以通过像素直径和有效像素数,求出CCD元件的受光部的大小。
假设某个CCD元件的条件如下所示:
•有效像素数…768x484
•像素直径…8・4pmx9・8pm
则受光部的大小为
•横向768x8.4pm二6.4512mm
•纵向484x9.8pm=4.7432mm
▼CCD感光元件的大小,—般分为采用英寸单位表示和采用APS-C大小等规格表示这2
种方式。
采用英寸表示时,该尺寸并不是拍摄的实际尺寸,而是相当于摄像管的对角长度。
例如,1/2英寸的CCD表示「拥有相当于1/2英寸的摄像管的拍摄范围」。
为什么如此计
算呢,这是由于当初制造CCD的目的就是用来代替电视机录像机的摄像管的。
当时,由于想要继续使用镜头等光学用品的需求I:
匕较强烈,由此就诞生了这种奇怪的规格。
主要的英寸
规格的尺寸如下表所示。
尺寸
对角长度
拍摄区域
2/3英寸
11mm
W8.8XH6.6mm
1/2英寸
8mm
W6.4XH4.8mm
1/3英寸
6WJ
V/4.4JxHS.6rrrn
1/4英寸
4.5mm
W3.6XH2.0mm
£>快门速度。
表示CCD或CMOS感光元件中蓄积电荷的时间。
如果快门速度为1/250,则蓄积光的时间为1/250秒。
快门速度越快,则元件的受光呈越少,相反如果快门速度越慢,则元件的受光呈越多。
也可以说,快门速度将起到了调整光星的作用。
关于快门速度和受光呈(正确来说应该称为蓄积的电荷量),存在以下的关系。
例如:
如果将快门速度基准走为1/1000秒’则
•快门速度变为1/500秒f则受光量变为2倍。
•快门速度变为1/2000秒,则受光量变为1/2。
丸增益。
所谓增益是指将图像信号进行电子增幅的过程。
用于图像处理的CCD中,配备了可以通过在暗处拍摄时增幅信号,从而看上去变得明亮的功能。
另外,还配有根据拍摄对象的亮度自动进行调整的增益控制功能等。
▼例如在1/10000快门速度下拍摄,增加增益前后的对比如下。
提高敏感度前
提高敏感度后
七.1D相机(线扫描相机)
▼前面所有我们提到的像素呈矩阵排列的CCD即为覆盖视觉检测中99%应用
的面阵相机。
▼而线阵相机在长度方向目前最多有16K像素,但是竟度方向只有一个像素。
通过移动来获取图像。
线型相机
使用XG-HL02M(2048pix)
80mm/2048pix|X视野i像素数
▼相比于平面相机,线扫相机主要优势体现在两个方面。
1,更高的分辨率。
2,成像质量更高。
(反光产品,柱状体产品)
面型相机
使用500万慷遼相机(2432pixx2050pix)
拍摄
第1次
拍摄
第2次
拍摄
第3次
|2432pix1
H1
2050pix
-
线型相机
使用XG-HL02M(2048pix)
-次按摄可展开全圆周部分
▼另外对于布匹装的连续监测的产品,线扫描相机也非常方便。
但是相比于面阵相机,线扫描相机成本更高,安装架设难度更高。
同时,需要配合编码器来配合触发拍照,需要有这方面的Know-how。
▼最后,线扫描相机需要使用特殊的镜头和光源。
CA-DZSERIES
线型照明
为线那电机应用而设计的奇冯啓线敦田聊以高亮or且谊疋的光n烫供浚状宛射
八,3D相机。
目前市面的3D相机根据成像原理不同,主要分为三种。
人激光类(Laser)
2,多目类(BinocularVision)
3/光栅类(StripPattern)
激光类(Lase门。
▼主要是通过三角反射原理,激光发生器投出激光束照在物体表面,反射回来的
光线被CCD接受,然后建模成3D图像。
▼激光扫描成像。
2,双目类。
(BinocularVision)
双目立体视觉是指用两台性能相当、位置固定的CCD摄像机,获取同一景物的两幅图像r
通过两个摄像头所获取的二维图像,来计算出景物的三维信息。
在原理上比较类似人类的双目视觉。
组建一个完整的双目立体视觉系统一般需要经过摄像机标定,图像匹配,深度计算等步骤。
3<光栅类(StripPattern)0
▼目前基恩士有此类成熟的产品,XR系列。
其优点是无需移动机构,—次高精度成像(请参考历史文章)。
▼拍摄效果图:
九2.5D相机。
▼(详细介绍请参考之前历史文童)通过控制光源从不同角度照明,得到图像凹凸信息产生的阴影图像,而最后合成计算得到3D信息的图像(注:
高度"Z"方向不能定量测量,所以叫2.5D)。
▼原图-->合成图像