隨著科技的飛速發(fā)展，工業(yè)數(shù)字相機(jī)在機(jī)器視覺、工業(yè)檢測、圖像處理、模式識(shí)別、人臉識(shí)別等等方面有著非常廣泛的應(yīng)用，但是工業(yè)相機(jī)的相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)渠道相當(dāng)匱乏，經(jīng)過多年的技術(shù)積累，維視圖像公司先將工業(yè)數(shù)字相機(jī)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)做一分類整理與大家共享。

1、 工業(yè)相機(jī)的主要參數(shù)。

①分辨率    ② 速度（幀頻/行頻） ③噪聲  ④信噪比  ⑤動(dòng)態(tài)范圍  ⑥像元深度        

⑦光譜響應(yīng)  ⑧光學(xué)接口 

2、工業(yè)相機(jī)分辨率的定義。

分辨率是相機(jī)zui基本的參數(shù)，由相機(jī)所采用的芯片分辨率決定，是芯片靶面排列的像元數(shù)量。通常面陣相機(jī)的分辨率用水平和垂直分辨率兩個(gè)數(shù)字表示，如：1920（H）x 1080（V），前面的數(shù)字表示每行的像元數(shù)量，即共有1920個(gè)像元，后面的數(shù)字表示像元的行數(shù)，即1080行?，F(xiàn)在相機(jī)的分辨率通常表示多少K,如1K（1024），2K（2048）, 3K（4096）等。在采集圖像時(shí)，相機(jī)的分辨率對(duì)圖像質(zhì)量有很大的影響。在對(duì)同樣大的視場（景物范圍）成像時(shí)，分辨率越高，對(duì)細(xì)節(jié)的展示越明顯。 

3、工業(yè)相機(jī)的幀頻和行頻的概念 

相機(jī)的幀頻/行頻表示相機(jī)采集圖像的頻率，通常面陣相機(jī)用幀頻表示，單位fps（Frame Per second），如30fps,表示相機(jī)再1秒鐘內(nèi)zui多能采集30幀圖像；例如：MV-VD078SC這個(gè)型號(hào)的相機(jī)，線陣相機(jī)通常用行頻便是單位KHz,如12KHz表示相機(jī)再1秒鐘內(nèi)zui多能采集12000行圖像數(shù)據(jù)。速度是相機(jī)的重要參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中很多時(shí)候需要對(duì)運(yùn)動(dòng)物體成像。相機(jī)的速度需要滿足一定要求，才能清晰準(zhǔn)確的對(duì)物體成像。相機(jī)的幀頻和行頻首先受到芯片的幀頻和行頻的影響，芯片的設(shè)計(jì)zui高速度則主要是由芯片所能承受的zui高時(shí)鐘決定。      

4、工業(yè)相機(jī)噪聲的概念

工業(yè)相機(jī)的噪聲是指成像過程中不希望被采集到的，實(shí)際成像目標(biāo)外的信號(hào)。根據(jù)歐洲相機(jī)測試標(biāo)準(zhǔn)EMVA1288中，定義的相機(jī)中的噪聲從總體上可分為兩類：一類是由有效信號(hào)帶來的符合泊松分布的統(tǒng)計(jì)漲落噪聲，也叫散粒噪聲（shot noise）,這種噪聲對(duì)任何相機(jī)都是相同的，不可避免，尤其確定的計(jì)算公式。（就是：噪聲的平方=信號(hào)的均值）。第二類是相機(jī)自身固有的與信號(hào)無關(guān)的噪聲，它是由圖像傳感器讀出電路、相機(jī)信號(hào)處理與放大電路等帶來的噪聲，每臺(tái)相機(jī)的固有噪聲都不一樣。另外，對(duì)數(shù)字相機(jī)來說，對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)產(chǎn)生量化噪聲，量化位數(shù)越高，噪聲越低。 

5、工業(yè)相機(jī)信噪比的概念

相機(jī)的信噪比定義為圖像中信號(hào)與噪聲的比值（有效信號(hào)平均灰度值與噪聲均方根的比值），代表了圖像的質(zhì)量，圖像信噪比越高，圖像質(zhì)量越好。

6、工業(yè)相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。

相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍表明相機(jī)探測光信號(hào)的范圍，動(dòng)態(tài)范圍可用兩種方法來界定，一種是光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍，指飽和時(shí)zui大光強(qiáng)與等價(jià)于噪聲輸出的光強(qiáng)的比值，由芯片的特性決定。另一種是電子動(dòng)態(tài)范圍，他指飽和電壓和噪聲電壓之間的比值。對(duì)于固定相機(jī)其動(dòng)態(tài)范圍是一個(gè)定值，不隨外界條件變化而變化。在線性響應(yīng)去，相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍定義為飽和曝光量與噪聲等效曝光量的比值：

動(dòng)態(tài)范圍=光敏元的滿阱容量/等效噪聲信號(hào) 

動(dòng)態(tài)范圍可用倍數(shù)、dB或Bit等方式來表示。動(dòng)態(tài)范圍大，則相機(jī)對(duì)不同的光照強(qiáng)度有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。 

7、工業(yè)相機(jī)里的像元深度。

數(shù)字相機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)，即像元灰度值，具有特殊的比特位數(shù)，稱為像元深度。對(duì)于黑白相機(jī)這個(gè)值的方位通常是8-16bit。像元深度定義了灰度由暗道亮的灰階數(shù)。例如，對(duì)于8bit的相機(jī)0代表全暗而255代表全亮。介于0和25之間的數(shù)字代表一定的亮度指標(biāo)。10bit數(shù)據(jù)就有1024個(gè)灰階而12bit有4096個(gè)灰階。每一個(gè)應(yīng)用我們都要仔細(xì)考慮是否需要非常細(xì)膩的灰度等級(jí)。從8bit上升到10bit或者12bit的確可以增強(qiáng)測量的精度，但是也同時(shí)降低了系統(tǒng)的速度，并且提高了系統(tǒng)集成的難度（線纜增加，尺寸變大），因此我們也要慎重選擇。 

8、工業(yè)相機(jī)的硬件接口？ 

硬件接口是指相機(jī)與鏡頭之間的借口，常用的鏡頭的借口有C口，CS口，F口。 

9、 工業(yè)相機(jī)的分類。

答：①按照芯片結(jié)構(gòu)分類：CCD相機(jī) & CMOS相機(jī)  如：MV-VD078SC &MV-1300UC

   ②按照傳感器結(jié)構(gòu)分： 面陣相機(jī) & 線陣相機(jī)  如：MV-VD200SC&P2-2X-01K40 

   ③按照輸出模式分類：模擬相機(jī) & 數(shù)字相機(jī)  如：VS-808H&MV-VS142FC

   ④彩色相機(jī)&黑白相機(jī)   如：VS-808HC&MV-VS142FM

10、工業(yè)相機(jī)與普通數(shù)碼相機(jī)的區(qū)別。  

答：①工業(yè)相機(jī)的快門時(shí)間特別短，能清晰地抓拍快速運(yùn)動(dòng)的物體，而普通相機(jī)抓拍快速運(yùn)動(dòng)的物體非常模糊 

    ②工業(yè)相機(jī)的圖像傳感器是逐行掃描的，而普通相機(jī)的圖像傳感器是隔行掃描的，甚至是隔三行掃描 

    ③工業(yè)相機(jī)的拍攝速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的相機(jī)；工業(yè)相機(jī)每秒可以拍攝十幅到幾百幅的圖片，而普通相機(jī)只能拍攝2-3幅圖像。 

    ④工業(yè)相機(jī)輸出的是裸數(shù)據(jù)，它的光譜范圍也往往比較寬，比較適合進(jìn)行高質(zhì)量的圖像處理算法，普遍應(yīng)用于機(jī)器視覺系統(tǒng)中。而普通相機(jī)拍攝的圖片，它的光譜范圍只適合人眼視覺，并且經(jīng)過了MPEG壓縮，圖像質(zhì)量也較差 

11、如何選擇線陣相機(jī)？  

①計(jì)算分辨率；幅寬除以zui小檢測精度得出每行需要的像素。 

②檢測精度；幅寬除以像素得出實(shí)際檢測精度。 

③掃描行數(shù)；每秒運(yùn)動(dòng)速度長度除以精度得出每秒掃描行數(shù)。 

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果選擇線陣相機(jī) 

舉例如下：如幅寬為1600毫米、精度1毫米、運(yùn)動(dòng)速度22000mm/s 相機(jī)：1600/1＝1600像素 zui少2000像素，選定為2k相機(jī) 1600/2048＝0.8實(shí)際精度 22000mm/0.8mm＝27.5KHz 應(yīng)選定相機(jī)為2048像素28kHz相機(jī)