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視覺(jué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí):關(guān)于攝像元件CCD

電子工程師 ? 來(lái)源:lq ? 2019-05-08 14:47 ? 次閱讀
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關(guān)于攝像元件 CCD

數(shù)碼相機(jī)的構(gòu)造與傳統(tǒng)的膠片式相機(jī)(模擬式)基本相同。所不同的是數(shù)碼相機(jī)中使用被稱(chēng)為 CCD 的光電轉(zhuǎn)換元件代替膠片,圖像則作為數(shù)字信息采入。CCD 即相當(dāng)于模擬式相機(jī)的膠片,那么它又是如何將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的呢?

CCD 是英語(yǔ) Charge Coupled Device(電荷耦合元件)的縮寫(xiě),是一種將圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體元件。大小約為長(zhǎng)寬各 1 厘米左右,由類(lèi)似棋盤(pán)的格狀排列的小像素 (pixel) 組成。

用相機(jī)拍攝風(fēng)景時(shí),拍攝對(duì)象發(fā)出的光通過(guò)鏡頭在 CCD 上成像。光到達(dá) CCD 的某個(gè)像素時(shí),將根據(jù)光的強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)的電荷。將該電荷的大小讀取為電信號(hào),即可獲得各像素上光的強(qiáng)度(濃度值)。

換言之,每個(gè)像素都是一個(gè)可以檢測(cè)光強(qiáng)度的傳感器(光電二極管)。所謂 200 萬(wàn)像素 CCD 就是一個(gè)由 200 萬(wàn)個(gè)光電二極管構(gòu)成的集合體。

在檢測(cè)位置及檢測(cè)物體的尺寸均已確定的情況下,使用一個(gè)光電傳感器就可以檢測(cè)該位置是否存在該物體。但是,在生產(chǎn)線上的位置不確定、工件有不同尺寸,或者不只是檢查工件是否存在,而是要測(cè)量工件大小、尺寸時(shí),則使用一個(gè)光電傳感器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。通過(guò)使用由數(shù)十萬(wàn)或數(shù)百萬(wàn)個(gè)傳感器構(gòu)成的 CCD,可以實(shí)現(xiàn)包括第一頁(yè)中所述的四種檢查在內(nèi)的多種檢查或檢測(cè)。

視覺(jué)系統(tǒng)中像素?cái)?shù)據(jù)的活用方法

各像的數(shù)據(jù)(以最常見(jiàn)的黑白相機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明)

大部分圖像傳感器可以根據(jù)光強(qiáng)度將數(shù)據(jù)分為 256 個(gè)等級(jí)(8 位)。在最基本的黑白處理中,黑色(純黑色)的數(shù)值為 “0”,白色(純白色)的數(shù)值為 “255”,其它處于兩者之間的顏色則根據(jù)光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成其它數(shù)值。換言之,CCD 的每一個(gè)像素都有一個(gè)位于 “0” (純黑色)與 “255” (純白色)之間的數(shù)值。例如,對(duì)于黑、白各占一半的灰色,其數(shù)值為“127”。

圖像是 256 級(jí)數(shù)據(jù)的集合體

CCD 的圖像數(shù)據(jù)是構(gòu)成 CCD 的各像素的數(shù)據(jù)的集合。像素?cái)?shù)據(jù)用 256 級(jí)濃淡數(shù)據(jù)加以表示。

如上圖所示,圖像數(shù)據(jù)的每一個(gè)像素都可以用 0 ~ 255 中的某一個(gè)數(shù)值加以表示。

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原文標(biāo)題:像素篇 I 視覺(jué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)

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