機器視覺（相機、鏡頭、光源）詳細解析- IT閱讀 - ITREAD01 ...

照明光源 2.鏡頭 3.工業攝像機 4.影象採集/處理卡 5.影象處理系統 6.其它外部裝置 2.1.1.1相機篇 詳細介紹： 工業相機又俗稱攝像機，相比於傳統的民用 ... 機器視覺（相機、鏡頭、光源）詳細解析 首頁 最新 HTML CSS JavaScript jQuery Python3 Python2 Java C C++ Go SQL 首頁 最新 Search 機器視覺（相機、鏡頭、光源）詳細解析 2019-02-11254 1.1.1視覺系統原理描述機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。

機器視覺系統是指通過機器視覺產品（即影象攝取裝置，分 CMOS 和CCD 兩種）將被攝取目標轉換成影象訊號，傳送給專用的影象處理系統，根據畫素分佈和亮度、顏色等資訊，轉變成數字化訊號；影象系統對這些訊號進行各種運算來抽取目標的特徵，進而根據判別的結果來控制現場的裝置動作。

2.1.1視覺系統組成部分視覺系統主要由以下部分組成1.照明光源2.鏡頭3.工業攝像機4.影象採集/處理卡5.影象處理系統6.其它外部裝置2.1.1.1相機篇詳細介紹：工業相機又俗稱攝像機，相比於傳統的民用相機（攝像機）而言，它具有高的影象穩定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等，目前市面上工業相機大多是基於CCD（Charge  CoupledDevice）或CMOS（Complementary MetalOxideSemiconductor）晶片的相機。

CCD是目前機器視覺最為常用的影象感測器。

它集光電轉換及電荷存貯、電荷轉移、訊號讀取於一體，是典型的固體成像器件。

CCD的突出特點是以電荷作為訊號，而不同於其它器件是以電流或者電壓為訊號。

這類成像器件通過光電轉換形成電荷包，而後在驅動脈衝的作用下轉移、放大輸出影象訊號。

典型的CCD相機由光學鏡頭、時序及同步訊號發生器、垂直驅動器、模擬/數字訊號處理電路組成。

CCD作為一種功能器件，與真空管相比，具有無灼傷、無滯後、低電壓工作、低功耗等優點。

CMOS影象感測器的開發最早出現在20世紀70 年代初，90 年代初期，隨著超大規模積體電路(VLSI) 製造工藝技術的發展，CMOS影象感測器得到迅速發展。

CMOS影象感測器將光敏元陣列、影象訊號放大器、訊號讀取電路、模數轉換電路、影象訊號處理器及控制器整合在一塊晶片上，還具有區域性畫素的程式設計隨機訪問的優點。

目前，CMOS影象感測器以其良好的整合性、低功耗、高速傳輸和寬動態範圍等特點在高解析度和高速場合得到了廣泛的應用。

、分類：任何東西分類一定有它自己的分類標準，工業相機也不例外，按照晶片型別可以分為CCD相機、CMOS相機；按照感測器的結構特性可以分為線陣相機、面陣相機；按照掃描方式可以分為隔行掃描相機、逐行掃描相機；按照解析度大小可以分為普通解析度相機、高解析度相機；按照輸出訊號方式可以分為模擬相機、數字相機；按照輸出色彩可以分為單色（黑白）相機、彩色相機；按照輸出訊號速度可以分為普通速度相機、高速相機；按照響應頻率範圍可以分為可見光（普通）相機、紅外相機、紫外相機等。

區別： 1、工業相機的效能穩定可靠易於安裝，相機結構緊湊結實不易損壞，連續工作時間長，可在較差的環境下使用，一般的數碼相機是做不到這些的。

例如：讓民用數碼相機一天工作24小時或連續工作幾天肯定會受不了的。

2、工業相機的快門時間非常短，可以抓拍高速運動的物體。

例如，把名片貼在電風扇扇葉上，以最大速度旋轉，設定合適的快門時間，用工業相機抓拍一張影象，仍能夠清晰辨別名片上的字型。

用普通的相機來抓拍，是不可能達到同樣效果的。

3、工業相機的影象感測器是逐行掃描的，而普通的相機的影象感測器是隔行掃描的，逐行掃描的影象感測器生產工藝比較複雜，成品率低，出貨量少，世界上只有少數公司能夠提供這類產品，例如Dalsa、Sony，而且價格昂貴。

4、工業相機的幀率遠遠高於普通相機。

工業相機每秒可以拍攝十幅到幾百幅圖片，而普通相機只能拍攝2-3幅影象，相差較大。

5、工業相機輸出的是裸資料(rawdata)，其光譜範圍也往往比較寬，比較適合進行高質量的影象處理演算法，例如機器視覺(Machine Vision)應用。

而普通相機拍攝的圖片，其光譜範圍只適合人眼視覺，並且經過了mjpeg壓縮，影象質量較差，不利於分析處理。

6、工業相機(IndustrialCamera)相對普通相機(DSC)來說價格較貴。

如何選擇： 1、根據應用的不同分別選用CCD或CMOS相機 CCD工業相機主要應用在運動物體的影象提取，如貼片機機器視覺，當然隨著CMOS技術的發展，許多貼片機也在選用CMOS工業相機。

用在視覺自動檢查的方案或行業中一般用CCD工業相機比較多。

 CMOS工業相機由成本低，功耗低也應用越來越廣泛。

2、解析度的選擇 首先考慮待觀察或待測量物體的精度，根據精度選擇解析度。

相機畫素精度=單方向視野範圍大小/相機單方向解析度。

則相機單方向解析度=單方向視野範圍大小/理論精度。

若單視野為5mm長，理論精度為0.02mm，則單方向解析度=5/0.02=250。

然而為增加系統穩定性，不會只用一個畫素單位對應一個測量/觀察精度值，一般可以選擇倍數4或更高。

這樣該相機需求單方向解析度為1000，選用130萬畫素已經足夠。

其次看工業相機的輸出，若是體式觀察或機器軟體分析識別，解析度高是有幫助的；若是VGA輸出或USB輸出，在顯示器上觀察，則還依賴於顯示器的解析度，工業相機的解析度再高，顯示器解析度不夠，也是沒有意義的；利用儲存卡或拍照功能，工業相機的解析度高也是有幫助的。

3、與鏡頭的匹配 感測器晶片尺寸需要小於或等於鏡頭尺寸，C或CS安裝座也要匹配（或者增加轉介面）； 4、相機幀數選擇 當被測物體有運動要求時，要選擇幀數高的工業相機。

但一般來說解析度越高，幀數越低。

2.1.1.2鏡頭篇鏡頭的基本功能就是實現光束變換（調製），在機器視覺系統中，鏡頭的主要作用是將成像目標在影象感測器的光敏面上。

鏡頭的質量直影響到機器視覺系統的整體效能，合理地選擇和安裝鏡頭，是機器視覺系統設計的重要環節。

基礎知識：鏡頭匹配大家如何選擇合適鏡頭，鏡頭選配時需要選擇與攝像機介面和CCD的尺寸相匹配的鏡頭。

鏡頭C和CS的介面方式佔主流。

小型的安防用的CS介面攝像機得到普及、FA行業則大部分是C介面的攝像機與鏡頭的組合。

對應的CCD尺寸、市場上一般根據用途使用2/3寸到1/3寸的產品。

  CCD   CCD尺寸   水平：H   垂直：V   對角：D   1型   12.8   9.6   16.0   2/3型   8.8   6.6   11.0   1/2型   6.4   4.8   8.0   1/3型   4.8   3.6   6.0   1/4型   3.6   2.7   4.5   35mm膠片   36.0   24.0   43.3 互換性C介面鏡頭可以與C介面攝像機、CS介面攝像機互用；CS介面鏡頭不可以應用在C介面攝像機，只可以應用在CS介面攝像機。

KERARE攝像機如果使用配備小CCD尺寸的鏡頭，那麼周邊沒有攝取到影象的部分呈現出黑色，我們稱其為KERARE。

鏡頭的作用：將折射率不同的各種硝材通過研磨，加工成高精度的曲面、把這些鏡頭進行組合，就是設計鏡頭。

從伽利略時代開始使用的普遍技術是其基本原理。

為得到更清晰的影象，一直在研究開發試製新的硝材和非球面鏡片。

焦距LED光源、鹵素燈（光纖光源）、高頻熒光燈。

目前LED光源最常用，主要有如下幾個特點： ·可製成各種形狀、尺寸及各種照射角度； ·可根據需要製成各種顏色，並可以隨時調節亮度； ·通過散熱裝置，散熱效果更好，光亮度更穩定； ·使用壽命長； ·反應快捷，可在10微秒或更短的時間內達到最大亮度； ·電源帶有外觸發，可以通過計算機控制，起動速度快，可以用作頻閃燈； ·執行成本低、壽命長的LED，會在綜合成本和效能方面體現出更大的優勢； ·可根據客戶的需要，進行特殊設計。

LED光源按形狀通常可分為以下幾類: 1、環形光源 環形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維資訊；高密度LED陣列，高亮度；多種緊湊設計，節省安裝空間；解決對角照射陰影問題；可選配漫射板導光，光線均勻擴散。

應用領域:PCB基板檢測，IC元件檢測，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測，積體電路印字檢查 2、背光源 用高密度LED陣列面提供高強度背光照明，能突出物體。

的外形輪廓特徵，尤其適合作為顯微鏡的載物臺。

紅白兩用背光源、紅藍多用背光源，能調配出不同顏色，滿足不同被測物多色要求。

應用領域:機械零件尺寸的測量，電子元件、IC的外型檢測，膠片汙點檢測，透明物體劃痕檢測等。

3、條形光源 條形光源是較大方形結構被測物的首選光源；顏色可根據需求搭配，自由組合；照射角度與安裝隨意可調。

應用領域:金屬表面檢查，影象掃描，表面裂縫檢測，LCD面板檢測等。

4、同軸光源 同軸光源可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾；部分採用分光鏡設計，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。

應用領域:系列光源最適宜用於反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測，晶片和矽晶片的破損檢測，Mark點定位，包裝條碼識別。

5、AOI專用光源 不同角度的三色光照明，照射凸顯焊錫三維資訊；外加漫射板導光，減少反光；不同角度組合；應用領域:用於電路板焊錫檢測。

6、球積分光源 具有積分效果的半球面內壁，均勻反射從底部360度發射出的光線，使整個影象的照度十分均勻。

應用領域:合於曲面，表面凹凸，弧形表面檢測，或金屬、玻璃表面反光較強的物體表面檢測。

7、線形光源 超高亮度，採用柱面透鏡聚光，適用於各種流水線連續檢測場合。

應用領域:陣相機照明專用，AOI專用。

8、點光源 大功率LED，體積小，發光強度高；光纖鹵素燈的替代品，尤其適合作為鏡頭的同軸光源等；高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。

應用領域:適合遠心鏡頭使用，用於晶片檢測，Mark點定位，晶片及液晶玻璃底基校正。

9、組合條形光源 四邊配置條形光，每邊照明獨立可控；可根據被測物要求調整所需照明角度，適用性廣。

應用案例:CB基板檢測，IC元件檢測，焊錫檢查，Mark點定位，顯微鏡照明，包裝條碼照明，球形物體照明等。

10、對位光源 對位速度快；視場大；精度高；體積小，便於檢測整合；亮度高，可選配輔助環形光源。

應用領域:VA系列光源是全自動電路板印刷機對位的專用光源。

光源的選型： 一、前提資訊 1、檢測內容 外觀檢查、OCR、尺寸測定、定位 2、物件物 ①想看什麼？（異物、傷痕、缺損、標識、形狀等） ②表面狀態（鏡面、糙面、曲面、平面） ③立體？平面？ ④材質、表面顏色 ⑤視野範圍？ ⑥動態還是靜態（相機快門速度） 3、限制條件 ①工作距離（鏡頭下端到被測物表面距離） ②設定條件（照明的大小、照明下端到被測物表面的距離、反射型or透射型） ③周圍環境（溫度、外亂光） ④相機的種類，面陣or線陣 二、簡單的預備知識： 1．因材質和厚度不同、對光的透過特性（透明度）各異。

2．光根拠其波長之長短、對物質的穿透能力（穿透率）各異。

3．光的波長越長、對物質的透過力越強，光的波長越短、在物質表面的拡散率越大。

4．透射照明、即是使光線透射物件物、並観察其透過光之照明手法。

三、光源： 1．穏定均勻的光源極其重要 2．目的：將被測物與背景儘量明顕區分 3．摂取影象時、最重要之處是如何鮮明地獲得：被測物與背景的濃淡差 4．目前、在影象處理領域中最廣範的技術手法是：二值化（白黒）處理 為了能夠突出特徵點，將特徵影象突出出來，在打光手法上，常用的包括有明視野與暗視野。

明視野：用直射光來観察物件物整體(散亂光呈黒色) 暗視野：用散亂光來観察物件物整體(直射光呈白色) 具體的光源選取方法還在於試驗的實踐經驗。

相關文章 機器視覺（相機、鏡頭、光源）詳細解析 機器翻譯模型Transformer程式碼詳細解析 有限狀態機的構造和詳細解析 機器視覺相機和鏡頭選型 機器視覺相機如何選擇？機器視覺中線陣、面陣相機的區別有哪些 基於機器視覺的眼鏡鏡片輪廓提取 機器視覺技術的難點與市場剖析 詳細解析Java虛擬機器的棧幀結構 OpenAI詳細解析：攻擊者是如何使用「對抗樣本」攻擊機器學習的 《機器學習實戰》（第二章）中函式詳細解析 百度UEditor編輯器視訊相關bug彙總和穩定解決方案 VMware虛擬機器三種聯網方式（圖文詳細解說） JVM中GC虛擬機器使用方法詳細解析 詳細解析kafka之kafka消費者組與重平衡機制 iOS詳細解析檢視控制器的正向和逆向傳值 分類導航 HTML/CSS HTML教程 HTML5教程 CSS教程 CSS3教程 JavaScript JavaScript教程 jQuery教程 Node.js教程 服務端 Python教程 Python3教程 Linux教程 Docker教程 Ruby教程 Java教程 JSP教程 C教程 C++教程 Perl教程 Go教程 PHP教程 正則表達式 資料庫 SQL教程 MySQL教程 PostgreSQL教程 SQLite教程 MongoDB教程 Redis教程 Memcached教程 行動端 IOS教程 Swift教程 Advertisement 三度辭典 Copyright©2016-2021IT閱讀  Itread01.comAllRightsReserved. 0.001291036605835