工業相機引數之幀率相關知識詳解

2021-06-28 04:13:36 字數 1971 閱讀 7577

工業相機是機器視覺系統的重要組成部分之一,在機器視覺系統中

,科研,軍事科學,航天航空等眾多領域。

工業相機的主要引數包括:解析度、幀率、畫素、像元尺寸、光譜響應特性等。下面我們來對工業相機幀率的相關知識進行講解:

幀率(frame rate)是用於測量顯示幀數的量度。所謂的測量單位為每秒顯示幀數(frames per second),簡稱:fps或「赫茲」(hz)。         

每秒的幀數(fps)或者說幀率表示圖形處理器處理場時每秒鐘能夠更新的次數。高的幀率可以得到更流暢、更逼真的動畫。一般來說30fps就是可以接受的,但是將效能提公升至60fps則可以明顯提公升互動感和逼真感,但是一般來說超過75fps一般就不容易察覺到有明顯的流暢度提公升了。如果幀率超過螢幕重新整理率只會浪費圖形處理的能力,因為監視器不能以這麼快的速度更新,這樣超過重新整理率的幀率就浪費掉了。

最大幀率(frame rate)/行頻(line rate):即相機採集傳輸影象的速率,對於面陣相機一般為每秒採集的幀數(frames/sec.),對於線陣相機為每秒採集的行數(hz)。

有人問,為什麼我們在使用工業相機的時候,將相機的**時間增加以後,相機的幀率就下降,而且下降得很厲害,相機的幀率和**的關係是怎樣,如果想要獲得固定的幀率,相機的**時間應該怎麼設定?因此寫下本文,解答了朋友的問題,也使用sentech相機來做過相關的測試,幀率和**時間跟本文中所述一致。詳細原理見下文所示:

exposure and sensor readout

相機上的影象採集過程包括兩個截然不同的部分。第一部分是**。**完成後,進行第二部分readout過程即從感測器的暫存器中讀出資料並傳送出去(readout過程)。

的**模式下

: frameperiod ≤exposure time + readouttime

以stc-a202a為例:

圖1 spec

從spec中可知,其pixel frequency為:36.8181mhz,所以1clock的時間為1/36.8181mhz =27.3836ns,接下來我們看相機的timing chart,首先先看horizontaltiming,見圖2所示:

從圖2中,我們從中可讀到的資訊為,1 clk=27.1605 nseconds,和我們從spec上得到的pixel frequency算出來的時間差不多。掃瞄1horizontal需要1920clk,即1h =27.1605*1920 =52148.16ns=52.14816us

接下來看相機vertical timing 見圖3所示:

圖3 vertical timing

從圖3中,我們可讀出的資訊為,1h=52.1482useconds,和我們通過圖2計算出來horizontal scanning的時間一致,而在一幀影象中,需要掃瞄1252h,其中effective pixels為1220h,即1幀影象中,effective pixels read out的時間為1220*52.1482 =63620.804us =63.620804ms,乙個vd訊號,所用的時間為:1252*52.1482=67793.5464us =67.7935464ms。按照我們前邊的理論,乙個cycletime內,一幀影象的時間為:frame period = exposure time +readout time

而我們知道stc-a202a的幀率為:15fps,即1 frame period =1/15 =66.7ms。

假如1顆相機readout time為:66.7ms,即資料傳輸時間為a,a=66.7ms,**時間為b,b=5ms,則一幀影象的時間為c,則c=a+b=66.7ms + 5ms =71.7ms,則這顆相機的幀率為:1000/71.7 =13.94fps,則這顆相機的幀率為13.94.

注意:一般情況下,若我們的相機的幀率為15fps,則表示相機readout資料的時間為1000ms/15 =66.7ms

線陣相機調幀率 對工業相機幀率的相關知識進行講解

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