机器视觉系统的开发相机的选择

1、2选择相机光源选择好了以后，下一步就是选择相机。通常，在工业相机的说明书上,会出现这样的指标，如图2.1所示。Pro-siliclncCVi280CTechnicalSiiecificationsScaniypeAreaM曲FiiiineRTf号29Hz1280X1024Are-d&canTyp*ProgressiveareascanVideoColorColorVileoColorTypeMosaicInterfaceTyp*IEEE1394DiyrralVideoPixelDeptti8bit引chSupportStaticNlSuppftrtfedCaimiaStatusCurrent图

2、21工业相机指标:来自VbVbVh.i1、根据应用的不同分别选用CCD或CMOS相机CCD工业相机主要应用在运动物体的图像提取，如贴片机机器视觉，当然随着CMOS技术的发展，许多贴片机也在选用CMOS工业相机。用在视觉自动检查的方案或行业中一般用CCD工业相机比较多。CMOS工业相机由成本低,功耗低也应用越来越广泛。CCD尺寸的解释：基本上，常用的CCD尺寸并不是单位而是比例！1英吋CCDSize=长12.8mmX宽9.6mm=对角线为16mm之对应面积。根据勾股定理，可得出该三角之三边比例为4：3：5；换句话说，我无须给你完整的面积参数，只要给你该三角形最长一边长度，你就可以透过简单的定理换

3、算回来。有了固定单位的CCD尺寸就不难了解余下CCDSize比例定义了，例如：1/2CCDSize的对角线就是1的一半为8mm，面积约为(8/5)*4*(8/5)*3/122.88=1/42、与镜头的匹配传感器芯片尺寸需要小于或等于镜头尺寸，C或CS安装座也要匹配(或者增加转接口)；3像素深度(PixelDepth)即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于数字相机机一般还会有1OBit、12Bit等。4扫描类型(Scantype)相机中的成像元件是CCD芯片。如果CCD芯片只有一行感光器件(如图2.2左所示)，换句话说，每次只能对物体的一条线进行成像，那么，这种扫描类型成为线扫描(lin

4、escan)，这样的相机称为线阵相机。如果CCD芯片的感光区是个矩形阵面(如图2.2右所示)，换句话说，每次能对物体进行整体成像，那么，这种扫描类型成为面扫描(linescan)，这样的相机称为面阵相机。图面阵CCDv.蛙眸CCD面阵相机的优点是价格便宜，处理方面，可以直接获得一幅完整的图像。线阵相机的优点是速度快，分辨率高，可以实现运动物体的连续检测，比如传送带上的滤波等带状物体(这种情况下，面阵相机很难检测)；其缺点是需要拼接图像的后续处理。图2.3给出了线阵相机的一个成像实例，以帮助大家更好的理解线阵相机的成像过程。按照扫描方式不同，面阵相机还可以分为隔行扫描(Interlacedsca

5、n)和逐行扫描(ProgressiveScan)。隔行扫描方式下一幅完整图像分两次显示，首先显示奇数场(1、3、5)，再显示偶数场(2、4、6)，如图2.4所示。囹24術行齐描成擁过程隔行扫描相机的优点是价格便宜，但由于隔行扫描方式是先扫奇数场，再扫偶数场，所以隔行扫描相机在拍运动物体的时候容易出现锯齿状边缘或叠影。逐行扫描相机则没有上述的缺点，由于所有行同时曝光，不会分先后，所以在拍摄运动图像画面清晰，失真小。其余参数相似的情况下，逐行扫描相机要比隔行扫描相机贵。5相机分辨率(CameraResolution)分辨率是影响图像效果的重要因素，我们一般用水平和垂直方向上所能显示的像素数来表示分

6、辨率，例如640X480。该值越大图形文件所占用的磁盘空间也就越多，从而图像的细节表现得更充分。与分辨率联系非常紧密的参数是视场(FieldofView)和特征分辨率需要选择合适的分辨率，根据系统的需求来选择相机分辨率的大小，通常系统的像素精度等于视场(长或宽)除以相机分辨率(长或宽)。如视场为10mmx7.5mm,使用130万像素的相机，则相机分辨率为1280 x960Pixel,则像素精度为10mmm1280Pixel=0.0078mm/Pixel；下面以一个应用案例来分析。假设检测一个物体的表面划痕，要求拍摄的物体大小为10*8mm,要求的检测精度是0.01mm。首先假设我们要拍摄的视野

7、范围在12*10mm,那么相机的最低分辨率应该选择在：(12/0.01)*(10/0.01)=1200*1000,约为120万像素的相机，也就是说一个像素对应一个检测的缺陷的话，那么最低分辨率必须不少于120万像素，但市面上常见的是130万像素的相机，因此一般而言是选用130万像素的相机。但实际问题是，如果一个像素对应一个缺陷的话，那么这样的系统一定会极不稳定，因为随便的一个干扰像素点都可能被误认为缺陷，所以我们为了提高系统的精准度和稳定性，最好取缺陷的面积在3到4个像素以上，这样我们选择的相机也就在130万乘3以上，即最低不能少于300万像素，通常米用300万像素的相机为最佳。特征分辨率(F

8、eatureResolution)，如图2.5所示。视场是指能拍摄到的范围,特征分辨率是指能分辨的实际物理尺寸。Hi2b观场和特征鈔卿率NIVisionModule中的图像算法要求，物体最小的特征需要两个像素来表示,根据视场和相机分辨率，我们可以计算出特征分辨率。计算特征分辨率的公式为：特征分辨率=视场/分辨率*2例如：相机分辨率为640 x480，横向的视场是60mm，那么在横向的特征分辨率为：60/640*2=0.1875mm。6相机的图像传输方式按照不同的图像传输方式，相机可以大略的分为模拟相机和数字相机。模拟相机(PCI采集卡)对速度，精度要求不高可选择。优点：稳定，性价比高缺点：帧率

9、低，一般只能达到25帧一30帧，分辨率不高等。在高速、高精度机器视觉应用中，一般都会考虑数字相机。数字相机数字相机先把图像信号数字化后通过数字接口传到电脑中。常见的数字相机接口有Firewire、CameraLink、GigE和USB。(1)Firewire即IEEE1394，开始是为数字相机和PC连接设计的，它的特点是速度快(400Mbits/s),通过总线供电和支持热插拔。另外值得一提的是，如果PC上自带Firewire接口，那么不需要为相机额外购买一块图像采集卡了，这在成本上也是一种优势。优点：不占系统CPU，帧频高，缺点：占PCI插槽，价格昂贵（2）CameraLink是一个工业高速串

10、口数据连接标准，它是由NationalInstruments、摄像头供应商和其他图像采集公司在2000年10月联合推出的，它在一开始就对接线、数据格式、触发、相机控制等做了考虑，所以非常方便机器视觉应用。CameraLink的数据传输率可达lGbits/s,可提供高速率、高分辨率和高数字化率，信噪比也大大改善。CameraLink的标准数据线长3米，最长可达10米。如果是高速或高分辨率的应用，CameraLink肯定是首选。需要接图像采集卡，成本较高。（3）GigE即千兆以太网接口，它综合了高速数据传输和远距离的特点，而且电缆便宜（网线）。缺点是支持这种接口的相机型号比较少，选择有限。（4）USB接口工业数字相机是采用了高速USB2.0接口和大面阵CMOS图像传感器的高分辨率数字相机产品。此系列不需要额外的采集设备即可获得实时无压缩视频