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工業(yè)相機(jī)是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心組成部分,通過(guò)光電轉(zhuǎn)換原理將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào),關(guān)鍵技術(shù)特性包含高分辨率、高幀率、全局快門等,為計(jì)算機(jī)提供高質(zhì)量、高可靠性的圖像數(shù)據(jù),以便進(jìn)行自動(dòng)化的檢測(cè)、測(cè)量、識(shí)別和引導(dǎo)。廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)、生產(chǎn)線質(zhì)量檢測(cè)及3D測(cè)量領(lǐng)域。

工業(yè)相機(jī)在使用過(guò)程中,常遇到以下問(wèn)題:
1、如何通過(guò)調(diào)整工業(yè)相機(jī)的參數(shù)來(lái)提高圖像質(zhì)量?
在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中,相機(jī)需要采集圖像,有時(shí)候采集的圖像質(zhì)量一般,這就需要我們通過(guò)調(diào)整工業(yè)相機(jī)的一些功能來(lái)提高圖像質(zhì)量,以下技術(shù)可提高圖像質(zhì)量:
名稱 | 功能 | 技術(shù)要點(diǎn) |
電子曝光 | 消除曝光飽和、減小光暈、減小像模糊,提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像 | 感光器件中設(shè)置曝光控制門 |
抗光暈 | 消除像素光暈,避免滿阱以上的電荷溢出到相信像素中,凸高圖像清晰度 | 縮短曝光時(shí)間,但是有時(shí)候并不有效; 將每個(gè)像素互相隔離起來(lái); 在每個(gè)像素旁,建立溢出過(guò)多的光電荷溝道 |
多模式輸出 | 線形模式、雙斜率模式、對(duì)數(shù)模式或者Y校正模式 | 設(shè)置專用的電路或軟件,以實(shí)現(xiàn)多模式輸出 |
數(shù)字變焦 | 實(shí)現(xiàn)類似光學(xué)變焦的效果,圖像質(zhì)量并有明顯提升 | 利用內(nèi)插對(duì)圖像進(jìn)行放大 |
白平衡 | 消除顏色失真,提高圖像顏色逼真度 | 利用對(duì)標(biāo)準(zhǔn)拍板、在標(biāo)準(zhǔn)光源下成像,修正三基色通道RGB的加權(quán)系數(shù) |
2、如何提高工業(yè)相機(jī)的靈敏度?
工業(yè)相機(jī)的靈敏度可以通過(guò)設(shè)置工業(yè)相機(jī)的以下功能來(lái)實(shí)現(xiàn):
名稱 | 功能 | 技術(shù)要點(diǎn) |
Bining功能 | 靈敏度提高,分辨率降低,幀速提高:適合光強(qiáng)較弱而分辨率要求較低的場(chǎng)合 | 提供幀、行、列同步信號(hào),設(shè)置合并電路或合并軟件 |
像增強(qiáng) | 使微光圖像得到顯著增強(qiáng),適合弱光場(chǎng)合 | 用像增強(qiáng)器提高圖像亮度 |
增透膜技術(shù) | 使入射光的反射率降為0,最大限度的利用入射光 | 在感光芯片表面鍍?cè)鐾改?,利用光的折射原理提高光的透過(guò)率 |
普照CCD | 增強(qiáng)成像器件的靈敏度,適合弱光場(chǎng)合 | 減薄成像器件的厚度,光從感光芯片背面入射 |
微透鏡 | 提高像素靈敏度,降低像素噪聲,提高有效填充因子 | 在感光像元上添加微透鏡 |
片內(nèi)倍增 | 增加載流子數(shù)量,提高相機(jī)的響應(yīng)度 | 通過(guò)倍增寄存器實(shí)現(xiàn)片內(nèi)電荷能量倍增,激發(fā)更多的載流子 |
時(shí)間延遲積分(TDI) | 通過(guò)多級(jí)曝光,提高相機(jī)的響應(yīng) | N級(jí)TDI CCD的曝光時(shí)間是單級(jí)CCD的N倍,從而CCD的響應(yīng)度也相應(yīng)的增加N倍 |
3、如何提高工業(yè)相機(jī)的感光均勻性?
工業(yè)相機(jī)的感光均勻性可以通過(guò)設(shè)置工業(yè)相機(jī)的以下功能來(lái)實(shí)現(xiàn):
名稱 | 功能 | 技術(shù)要點(diǎn) |
平場(chǎng)校正 | 克服光照的不均勻性和鏡頭中心和邊緣響應(yīng)的不一致性 | 通過(guò)采集暗場(chǎng)和均與亮場(chǎng)圖像,計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的增益和偏移,對(duì)圖像中各點(diǎn)分別進(jìn)行校正 |
非均勻校正 | 消除各像素響應(yīng)度的不均勻,提高圖像質(zhì)量,提高圖像測(cè)量精度 | 測(cè)量和存儲(chǔ)各像素的響應(yīng)度,設(shè)置校正電路或校正軟件,用校正電路或校正軟件校正非均勻性誤差 |
4、如何提高工業(yè)相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍?
提高相機(jī)動(dòng)態(tài)范圍的目的就是要正確地表示真實(shí)世界中從太陽(yáng)光直射到最暗的陰影這樣大的范
圍亮度,以下技術(shù)可以提高相機(jī)動(dòng)態(tài)范圍:
名稱 | 功能 | 技術(shù)要點(diǎn) |
對(duì)數(shù)響應(yīng) | 增大成像器件的動(dòng)態(tài)范圍 | 設(shè)置對(duì)數(shù)視頻放大電路 |
深溝道技術(shù) | 在保持薄型感光芯片的量子效率高的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上,同時(shí)提高紅光的量子效率 | 使用厚度為40左右的高阻硅制作感光芯片 |
雙曝光 | 提高成像器件適應(yīng)目標(biāo)光強(qiáng)變化的能力,適合光強(qiáng)變化劇烈場(chǎng)合 | 對(duì)傳感器做曝光設(shè)置,弱光時(shí)自動(dòng)采用長(zhǎng)時(shí)間曝光,強(qiáng)光時(shí)自動(dòng)采用短時(shí)間曝光 |
5、用工業(yè)相機(jī)拍攝,怎樣才算是效果好的圖像?
1.對(duì)比度明顯,目標(biāo)與背景的邊界清晰;
2.背景盡里淡化而且均勻,不干擾圖像處理;
3.與顏色有關(guān)的色彩真實(shí),亮度適中,不過(guò)度曝光;
4.整體亮度均勻,如果整體不均勻但是灰度差也不影響圖象處理。
6、工業(yè)相機(jī)的信號(hào)精度有哪些影響因素?
CCD和CMOS芯片在內(nèi)部都生成模擬信號(hào),模擬相機(jī)和數(shù)字相機(jī)之間的主要區(qū)別在于圖像是在哪里被數(shù)字化的。數(shù)字相機(jī)在相機(jī)里將信號(hào)數(shù)字化,然后將信號(hào)以數(shù)字方式傳輸給計(jì)算機(jī)(或圖像處理器)。模擬相機(jī)輸出模擬信息,并通過(guò)同軸電纜進(jìn)行傳輸,圖像信號(hào)數(shù)字化工作是由計(jì)算機(jī)完成的。盡管兩種方法都能夠有效地傳輸信號(hào),但模擬信號(hào)可能會(huì)由于其他設(shè)備(比如電動(dòng)機(jī)或高壓電纜)的電磁干擾而造成失真。隨著噪聲水平的提高,模擬相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍(原始信號(hào)與噪聲之比)會(huì)降低。動(dòng)態(tài)范圍決定了有多少信息能夠被從相機(jī)傳輸給計(jì)算機(jī)。數(shù)字信號(hào)不受電噪聲影響,因此,數(shù)字相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍更高,能夠向計(jì)算機(jī)傳輸更精確的信號(hào)。數(shù)字相機(jī)的典型動(dòng)態(tài)范圍在55分貝到60分貝之間,而模擬相機(jī)則為45分貝到50分貝左右。
所用電纜的長(zhǎng)度和類型也影響著信號(hào)的精度。模擬相機(jī)的電纜簡(jiǎn)單且便宜,在電噪聲導(dǎo)致信號(hào)嚴(yán)重失真之前能夠?qū)⑿盘?hào)可靠的傳輸300米以上。數(shù)字相機(jī)傳輸?shù)氖歉邘捫盘?hào),電纜的長(zhǎng)度受電纜中信號(hào)衰減(損失)水平的限制。
工業(yè)相機(jī)在使用過(guò)程中如遇到以上問(wèn)題,可參照解決。
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