工業(yè)CCD攝像頭在機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用上的選擇

在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用中，工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭、圖像采集卡、機(jī)器視覺(jué)光源、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)平臺(tái)軟件，在選擇過(guò)程中存在很多問(wèn)題，那么今天就工業(yè)相機(jī)、工業(yè)CCD攝像頭的選擇給大家介紹一些經(jīng)驗(yàn)。
1、選擇工業(yè)相機(jī)的信號(hào)類型
工業(yè)相機(jī)從大的方面來(lái)分有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種類型。
模擬相機(jī)必須有圖像采集卡，標(biāo)準(zhǔn)的模擬相機(jī)分辨率很低，一般為768*576，另外幀率也是固定的，25幀每秒。這個(gè)要根據(jù)實(shí)際需求來(lái)選擇。另外模擬相機(jī)采集到的是模擬信號(hào)，經(jīng)數(shù)字采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸存儲(chǔ)。模擬信號(hào)可能會(huì)由于工廠內(nèi)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)。工業(yè)數(shù)字相機(jī)采集到的是數(shù)字信號(hào)，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)傳輸更的信號(hào)。
2、工業(yè)相機(jī)的分辨率需要多大。
根據(jù)系統(tǒng)的需求來(lái)選擇相機(jī)分辨率的大小，下面以一個(gè)應(yīng)用案例來(lái)分析。
應(yīng)用案例：假設(shè)檢測(cè)一個(gè)物體的表面劃痕，要求拍攝的物體大小為10*8mm,要求的檢測(cè)精度是0.01mm。首先假設(shè)我們要拍攝的視野范圍在12*10mm,那么相機(jī)的低分辨率應(yīng)該選擇在：(12/0.01)*(10/0.01)=1200*1000,約為120萬(wàn)像素的相機(jī)，也就是說(shuō)一個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)檢測(cè)的缺陷的話，那么低分辨率必須不少于120萬(wàn)像素，但市面上常見(jiàn)的是130萬(wàn)像素的相機(jī)，因此一般而言是選用130萬(wàn)像素的相機(jī)。但實(shí)際問(wèn)題是，如果一個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)缺陷的話，那么這樣的系統(tǒng)一定會(huì)極不穩(wěn)定，因?yàn)殡S便的一個(gè)干擾像素點(diǎn)都可能被誤認(rèn)為缺陷，所以我們?yōu)榱颂岣呦到y(tǒng)的度和穩(wěn)定性，取缺陷的面積在3到4個(gè)像素以上，這樣我們選擇的相機(jī)也就在130萬(wàn)乘3以上，即低不能少于300萬(wàn)像素，通常采用300萬(wàn)像素的相機(jī)為*(我見(jiàn)過(guò)多的人抱著亞像素不放說(shuō)要做到零點(diǎn)幾的亞像素，那么就不用這么高分辨率的相機(jī)了。比如他們說(shuō)如果做到0.1個(gè)像素，就是一個(gè)缺陷對(duì)應(yīng)0.1個(gè)像素，缺陷的大小是由像素點(diǎn)個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算的，試問(wèn)0.1個(gè)像素的面積怎么來(lái)表示？這些人以亞像素來(lái)忽悠人，往往說(shuō)明了他們的沒(méi)有常識(shí)性)。換言之，我們僅僅是用來(lái)做測(cè)量用，那么采用亞像素算法，130萬(wàn)像素的相機(jī)也能基本上滿足需求，但有時(shí)因?yàn)檫吘壡逦鹊挠绊懀谔崛∵吘壍臅r(shí)候，隨便偏移一個(gè)像素，那么精度就受到了極大的影響。故我們選擇300萬(wàn)的相機(jī)的話，還可以允許提取的邊緣偏離3個(gè)像素左右，這就很好的保證了測(cè)量的精度。
3、選擇工業(yè)相機(jī)的芯片。
工業(yè)相機(jī)從芯片上分，有CCD和CMOS兩種。
如果要求拍攝的物體是運(yùn)動(dòng)的，要處理的對(duì)象也是實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)的物體，那么當(dāng)然選擇CCD芯片的相機(jī)為適宜。但有的廠商生產(chǎn)的CMOS相機(jī)如果采用幀曝光的方式的話，也可以當(dāng)作CCD來(lái)使用的。雖然是CMOS芯片，但在拍攝運(yùn)動(dòng)物體時(shí)絕不比CCD的差，又假如物體運(yùn)動(dòng)的速度很慢，在我們?cè)O(shè)定的相機(jī)曝光時(shí)間范圍內(nèi)，物體運(yùn)動(dòng)的距離很小，換算成像素大小也就在一兩個(gè)像素內(nèi)，那么選擇CMOS相機(jī)也是合適的。因?yàn)樵谄毓鈺r(shí)間內(nèi)，一兩個(gè)像素的偏差人眼根本看不出來(lái)(如果不是做測(cè)量用的話)，但超過(guò)2個(gè)像素的偏差，物體拍出來(lái)的圖像就有拖影，這樣就不能選擇CMOS相機(jī)了。 
4、工業(yè)相機(jī)選擇彩色還是黑白。
如果我們要處理的是與圖像顏色有關(guān)，那當(dāng)然是采用彩色相機(jī)，否則建議你用黑白的，因?yàn)楹诎椎耐瑯臃直媛实南鄼C(jī)，精度比彩色高，尤其是在看圖像邊緣的時(shí)候，黑白的效果更好。尤其做圖像處理，黑白工業(yè)相機(jī)得到的是灰度信息，可直接處理。
5、工業(yè)相機(jī)的幀率。
根據(jù)要檢測(cè)的速度，選擇相機(jī)的幀率一定要大于或等于檢測(cè)速度，等于的情況就是你處理圖像的時(shí)間一定要快，一定要在相機(jī)的曝光和傳輸?shù)臅r(shí)間內(nèi)完成。
6、選擇線陣還是面陣的工業(yè)相機(jī)。
對(duì)于檢測(cè)精度要求很高，運(yùn)動(dòng)速度很快，面陣相機(jī)的分辨率和幀率達(dá)不到要求的情況下，當(dāng)然線陣工業(yè)相機(jī)是必然的一個(gè)選擇。
7、選擇工業(yè)相機(jī)的傳輸接口。
根據(jù)傳輸?shù)木嚯x、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小（帶寬）選擇USB、1394、Camerlink、GIGE千兆網(wǎng)接口的相機(jī)。
8、工業(yè)相機(jī)的CCD靶面。
靶面尺寸的大小會(huì)影響到鏡頭焦距的長(zhǎng)短，在相同視角下，靶面尺寸越大，焦距越長(zhǎng)。在選擇相機(jī)時(shí)，特別是對(duì)拍攝角度有比較嚴(yán)格要求的時(shí)候，CCD靶面的大小，CCD與鏡頭的配合情況將直接影響視場(chǎng)角的大小和圖像的清晰度。因此在選擇CCD尺寸時(shí)，要結(jié)合鏡頭的焦距、視場(chǎng)角一起選擇，一般而言，選擇CCD靶面要結(jié)合物理安裝的空間來(lái)決定鏡頭的工作距離是否在安裝空間范圍內(nèi)，要求鏡頭的尺寸一定要大于或等于相機(jī)的靶面尺寸。