机器视觉检测的基础知识【大全】
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机器视觉检测的基础知识~相机
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相机都有哪些种类?我们常说的CCＤ就是相机么?除了2D平面相机,是否还有其他种类的相机,原理又是什么?下面这篇文章给您一一道来。
一，相机就是CCD么？
通常，我们把所有相机都叫作CＣＤ,ＣCＤ已经成了相机的代名词。
正在使用被叫做CCD 的很可能就是ＣMOS。
其实CCＤ和CMOS都称为感光元件，都是将光学图像转换为电子信号的半导体元件。
他们在检测光时都采用光电二极管,但是在信号的读取和制造方法上存在不同。
两者的区别如下:
二，像素。
所谓像素,是指图像的最小构成单位。
电脑中的图像，是通过像素(或者称为PＩＸＥL)这一规则排列的点的集合进行表现的。
每一个点都拥有色调和阶调等色彩信息,由此就可以描绘出彩色的图像。
▼例如:液晶显示器上会显示「分辨率:１280×1024」等。
这表示横向的像素数为１280,纵向的像素数为１０2４。
这样的显示器的像素总数即为1２8０×10２4=１，3１０,72０。
由于像素数越多，则越可以表现出图像的细节，因此也可以说「清晰度更高」。
三,像素直径。
所谓像素直径,是指每个ＣCＤ元件的大小，通常使用μｍ作为单位。
严谨的说，这个大小中包含了受光元件与信号传送通路。
（=像素间距,即某个像素的中心到邻近一个像素的中心的距离。
）。
也就是说,像素直径与像素间距的值是一样的。
如果像素直径较小，则图像将通过较小的像素进行描绘,因此可以获得更加精细的图像。
可以通过像素直径和有效像素数，求出CCD元件的受光部的大小。
假设某个CCD 元件的条件如下所示：
·有效像素数…76８× 484
·像素直径…８．4 μm× 9．８μm
则受光部的大小为
·横向 76８× ８.4 μｍ = 6.4512 mｍ
·纵向484 × ９.8 μm = 4.74３2 ｍm
四,CCD的大小。
▼CＣD感光元件的大小，一般分为采用英寸单位表示和采用ＡPS－C大小等规格表示这2种方式。
采用英寸表示时，该尺寸并不是拍摄的实际尺寸,而是相当于摄像管的对角长度。
例如,1/２英寸的ＣCＤ表示「拥有相当于１/2英寸的摄像管的拍摄范围」。
为什么如此计算呢，这是由于当初制造CCD的目的就是用来代替电视机录像机的摄像管的。
当时，由于想要继续使用镜头等光学用品的需求比较强烈，由此就诞生了这种奇怪的规格。
主要的英寸规格的尺寸如下表所示。
五,快门速度。
表示CCD或CMOS感光元件中蓄积电荷的时间。
如果快门速度为1/250，则蓄积光的时间为１／250秒。
快门速度越快,则元件的受光量越少，相反如果快门速度越慢,则元件的受光量越多。
也可以说，快门速度将起到了调整光量的作用。
关于快门速度和受光量（正确来说应该称为蓄积的电荷量），存在以下的关系。
例如：如果将快门速度基准定为1／１０00 秒，则
·快门速度变为 1/50０秒，则受光量变为２倍。
·快门速度变为 1／2０00 秒,则受光量变为 1／2。
六,增益。
所谓增益,是指将图像信号进行电子增幅的过程。
用于图像处理的CCＤ中，配备了可以通过在暗处拍摄时增幅信号，从而看上去变得明亮的功能。
另外，还配有根据拍摄对象的亮度自动进行调整的增益控制功能等。
▼例如在1/１０000快门速度下拍摄,增加增益前后的对比如下。
七，1D相机（线扫描相机）
▼前面所有我们提到的像素呈矩阵排列的CCＤ即为覆盖视觉检测中９９％应用的面阵相机。
▼而线阵相机在长度方向目前最多有16K像素，但是宽度方向只有一个像素。
通过移动来获取图像。
▼相比于平面相机，线扫相机主要优势体现在两个方面。
1，更高的分辨率。
2,成像质量更高。
(反光产品，柱状体产品）
▼另外,对于布匹装的连续监测的产品,线扫描相机也非常方便。
但是,相比于面阵相机,线扫描相机成本更高，安装架设难度更高。
同时，需要配合编码器来配合触发拍照,需要有这方面的Knｏw-ｈow。
▼最后，线扫描相机需要使用特殊的镜头和光源。
八，3Ｄ相机。
目前市面的3D相机根据成像原理不同,主要分为三种。
1,激光类(Lａseｒ）
2,多目类（Binocular Vｉｓｉon)
3，光栅类（Ｓtrip Ｐatｔern）
1，激光类(Ｌaser）。
▼主要是通过三角反射原理,激光发生器投出激光束照在物体表面，反射回来的光线被ＣCD接受，然后建模成3D图像。
▼激光扫描成像。
２，双目类。
(ＢinocｕlaｒVｉsion）
双目立体视觉是指用两台性能相当、位置固定的CＣＤ摄像机,获取同一景物的两幅图像，通过两个摄像头所获取的二维图像,来计算出景物的三维信息。
在原理上比较类似人类的双目视觉。
组建一个完整的双目立体视觉系统一般需要经过摄像机标定，图像匹配，深度计算等步骤。
3，光栅类(Strｉp Paｔtern）。
▼目前基恩士有此类成熟的产品,XR系列。
其优点是无需移动机构，一次高精度成像（请参考历史文章)。
▼拍摄效果图：
九,2.５Ｄ相机。
▼(详细介绍请参考之前历史文章)通过控制光源从不同角度照明，得到图像凹凸信息产生的阴影图像，而最后合成计算得到3Ｄ信息的图像（注：高度“Ｚ”方向不能定量测量,所以叫２.５Ｄ)。
▼原图－->合成图像。
