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專注于機器視覺、AI人工智能、激光、視覺檢測設(shè)備！
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2020-05-07 17:12:47 責(zé)任編輯： www.beijingguide.com.cn 0
一、機器視覺相機的分類
1、根據(jù)相機芯片分類，可以分為CMOS相機和CCD相機；
2、根據(jù)掃描方式，可以分為隔行掃描相機和逐行掃描相機；
3、根據(jù)輸出信號，可分為模擬相機和數(shù)字相機；
4、根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)特點，可分為面陣相機和線陣相機。
二、機器視覺相機的特性及各相機的區(qū)別
1、CCD（電荷耦合器件）
目前，常用的CCD有三種結(jié)構(gòu)，全幀轉(zhuǎn)移，幀傳輸和隔行轉(zhuǎn)移。
（1）隔行轉(zhuǎn)移
在這三種結(jié)構(gòu)中，隔行轉(zhuǎn)移是最常用的一種，并且大多數(shù)中低端產(chǎn)品都使用此方法。
（2）全幀轉(zhuǎn)移
全幀轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)最簡單，感光區(qū)域和存儲區(qū)域在一起，可以獲得100％的填充系數(shù)。缺點是在讀取期間需防止外部光進入以避免光泄漏。這可以通過使用機械快門，頻閃燈或使曝光時間長于讀出時間來最大程度地減少漏光來實現(xiàn)。
（3）幀傳輸
幀傳輸結(jié)構(gòu)是感光區(qū)域和存儲區(qū)域完全分開并且具有相同的尺寸。曝光后的信號電荷以非常快的速度（通常小于幀周期的1％）傳輸?shù)酱鎯^(qū)域，然后逐行輸出。顯然，幀傳輸傳感器可以獲得100％的填充因子，并且在讀取過程中，它可以曝光下一幀。缺點是芯片尺寸大且成本高。
2、CMOS（互補金屬氧化物半導(dǎo)體）傳感器
CMOS傳感器和CCD傳感器的原理在感光部分相同。區(qū)別在于，在每個像素單元中，除了感光部分之外，還有放大器和讀出電路部分。還集成了尋址電路、放大器和A/D。
3、CCD和CMOS的主要性能比較
（1）滿阱容量差異：由于CMOS傳感器的每個像素都包括一個光敏二極管，放大器和讀出電路，并且整個傳感器還包括一個尋址電路和A/D，使得每個像素的光敏面積比像素本身的表面積小得多。因此，在相同像素尺寸下，CMOS傳感器的滿阱能力低于CCD傳感器。
（2）成本差異：由于CMOS傳感器在一般的半導(dǎo)體電路中使用最常用的CMOS工藝，可以輕易將周邊電路（例如AGC，CDS，定時或DSP等）集成到傳感器芯片中，因此可以節(jié)省外圍芯片的成本。
4、工業(yè)逐行掃描相機和隔行掃描相機之間的區(qū)別
隔行掃描和逐行掃描只是不同的數(shù)據(jù)處理方法。它是提取奇數(shù)行數(shù)據(jù)以形成圖像輪廓，然后用偶數(shù)行數(shù)據(jù)進行補充。由于當(dāng)時的技術(shù)限制，數(shù)據(jù)處理速度無法跟上，因此隔行掃描方法用于連續(xù)圖像。盡管從技術(shù)角度來看逐行掃描CCD更好，但是由于相同尺寸的CCD像素的不斷增加，CCD中的信號傳輸路徑無法適應(yīng)一次性逐行掃描得到的大量數(shù)據(jù)，將導(dǎo)致圖像處理速度下降。因此，隔行掃描技術(shù)在高分辨率數(shù)碼相機中的應(yīng)用正在增加。
5、工業(yè)模擬相機和數(shù)碼相機的區(qū)別
模擬相機和數(shù)字相機之間的區(qū)別在于，模擬相機的視頻輸出使用模擬電信號傳輸視頻信號。該相機通常用于閉路電視，或連接到用于數(shù)字視頻波形的采集卡。數(shù)碼相機內(nèi)部有一個A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)以數(shù)字形式傳輸，可以直接在計算機或電視屏幕上顯示，因此數(shù)字相機可以避免傳輸過程中的圖像衰減或噪聲。
6、面陣相機和線陣相機的區(qū)別
（1）線陣相機
線陣CCD工業(yè)相機主要用于工業(yè)，醫(yī)療，科研和安全領(lǐng)域的圖像處理。在機器視覺領(lǐng)域，線陣工業(yè)相機是一種特殊的視覺機器。與面陣工業(yè)相機相比，其傳感器只有一行感光元件，因此可以實現(xiàn)高掃描頻率和高分辨率。線陣相機的典型應(yīng)用領(lǐng)域是檢測連續(xù)材料，例如金屬，塑料，紙張和纖維。被檢測物體通常以均勻的速度移動，并且使用一個或多個工業(yè)相機逐行連續(xù)掃描它，以實現(xiàn)整個表面的均勻檢測。可以逐行處理圖像，也可以處理由多行組成的面陣圖像。此外，線陣相機非常適合測量場合，這歸功于傳感器的高分辨率，它可以精確地測量千分尺。
顧名思義，線陣工業(yè)相機是“線”形的。盡管它也是二維圖像，但它卻非常長，有幾K長，寬度卻只有幾個像素。通常，這種相機僅在兩種情況下使用：首先，所測量的視野是一條細(xì)長的帶狀，通常用于在滾軸上進行檢測的問題。第二，需要大視野或高精度。
在需要非常大的視野或高精度的情況下，有必要使用激發(fā)裝置多次激發(fā)相機，拍攝多張照片，然后將拍攝的多張“條形”圖像合并為一張大圖片。因此，要使用線陣工業(yè)相機，必須使用可支持線陣工業(yè)相機的采集卡。線陣工業(yè)相機價格昂貴，并且在大視野或高精度檢測的情況下，檢測速度也較慢，一般工業(yè)相機圖像為400K?1M，并且合成圖像為幾M這么大，速度自然很慢。
（2）面陣相機
相機像素是指該相機中有多少個感光芯片，通常以一萬為單位表示，并排列成矩陣，例如300萬像素，200萬像素，百萬像素和40萬像素。百萬像素工業(yè)相機的像素矩陣為W*H=1000*1000。
工業(yè)相機分辨率是指代表實際物體大小的像素，并且為um*um。值越小，分辨率越高。
FOV是指相機實際拍攝的區(qū)域，以mm×mm表示。FOV由像素數(shù)和分辨率確定。對于同一臺攝像機，分辨率越大，其FOV越小。例如，一個分辨率為20um的1K*1K攝像機，他的FOV=1K*20×1k*20=20mm×20mm，如果他使用30um分辨率，則他的FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm。
在圖像中，圖像細(xì)節(jié)的性能不是由像素數(shù)決定的，而是由分辨率決定的。分辨率取決于所選鏡頭的焦距。對于同一臺攝像機，如果選擇焦距不同的鏡頭，則分辨率會有所不同。如果使用20um的分辨率，則對于1mm*0.5mm的部分，其總共占1/0.02×0.5/0.02=50×25像素。如果使用30um的分辨率，則意味著相同的分量具有1/0.03×0.5/0.03=33×17像素。顯然，就圖像細(xì)節(jié)而言，20um的分辨率優(yōu)于30um的分辨率。
由于像素數(shù)量不能確定圖像的分辨率（清晰度），因此大型像素工業(yè)相機有什么好處？答案只有一個：減少拍攝數(shù)量并提高檢測速度。
