相機及其選型

2022-06-10 20:21:14 字數 3215 閱讀 3765

紅外濾光片作用:感光晶元對紅外線敏感,因此需要濾掉來避免影象過亮及顏色變化。阻擋紅外線穿過影響ccd正常成像,同時增強其他光的透射,可以使ccd對於可見光的響應更穩定均衡。但是紅外濾光片的加入會使相機夜間失去夜視功能,因此出現了雙濾光片做法。

濾光片:不讓某種顏色通過。因為所有的濾光片都會吸收某些波長,從而使物體變得更暗。

輻射--激發電子---閉合電路產生電壓---放大電路----數碼訊號

ccd晶元大小:一般是邊長在0.5cm-1cm左右。感測器尺寸越大,單個感光元件間距大,相互間的訊號干擾小,對噪點控制能力強。

ccd感光-光電效應:光子輻射到image sensor上造成原子躍遷,釋放能量--自由電子,sensor的電荷儲存器能儲存光子,再釋放形成電流,sensor對電流產生響應,響應最終離散編碼成數字形式,就得到了畫素值。

影象乳化現象:由於**過度,導致激發電子溢位溢位本畫素位置到鄰接畫素,致使區域成像變亮;且明亮的被攝物像昏暗的被攝物擴充套件。

影象乳化容易發生在ccd感測器上,cmos就不會,從2023年開始cmos已經取得大發展追上ccd,價效比高,效能也不錯。

模擬訊號--a/d---轉換器-->數碼訊號---dsp(數字訊號處理器,影象處理器)---數字影象-----再經壓縮儲存到介質中

模擬訊號:電子波激發cmos感光元件產生電子,cmos收集形成電流。

dsp--影象處理器:將數碼訊號解碼還原成image顯示。

影象存在冗餘資訊,如時間冗餘(多幀相似),空間冗餘(背景有成片相同區域,可以降維編碼表示)及視覺冗餘(人眼識別上限24灰階)等,因此可以壓縮編碼。

5.1.按感光晶元感光機理分:

ccd相機

cmos相機

5.2.按顏色分:

彩色相機:原理:感光晶元上交叉存在著不同的感光元件,然後通過不同區域覆蓋不同的濾色片,不同區域只得到乙個真正的ccd的畫素值如r通道,但是另外兩個值(g和b)是插值得到的。

濾色片:只讓某種色彩通過。

單色相機:僅採集亮度訊號,不需要濾色片。因此黑白相機對弱光下的靈敏度更好。

5.3.按影象感測器(感光晶元)型別分:

面掃瞄相機:感測器上畫素「面狀」分布,成像為二維面影象。

線掃瞄相機:畫素「線狀」分布,成像也是二維影象,只是高度比較小,寬度很大。特點:解析度高適合測量場景,**高。以ccd為主。

面陣ccd民用數碼照相機和攝象機;線陣ccd用在工業或者軍用領域,常見的就是掃瞄器。

5.4.按輸出訊號分:

模擬訊號相機:直接輸出模擬訊號。 ad轉換要到相機外的影象採集卡完成。

優點:傳輸距離長。缺點:對傳輸過程的雜訊和干擾敏感,解析度低。

數碼訊號相機:相機內完成了模數轉換,相機輸出的是數碼訊號。

優點:解析度高。缺點:傳輸距離近,**高。

1.cmos取代ccd

2.數字相機取代模擬相機

3.cameralink介面流行

4.firewire介面採集卡流行

5.專業的工業相機出現。

ppi:pixel per inch,指成像的畫素密度,感光晶元那環節的。

dpi:dots per inch,針對輸出裝置的,輸出解析度(日常生活中其實是指這個)比如我們去洗**,那麼這個dpi實際是由ppi和相片尺寸共同決定的。

比如我們多大的目標,演算法可以處理:就可以用dpi衡量。

同步觸發採集:採集完整一幀,才能進行下一幀。因此對場景的同步時間間隔最小是一幀的時間。攝像機的傳輸影象速度按固定幀率,和觸發無關------pcb板專案就這樣,自主採集,一直匹配。

非同步觸發採集:有物體過來,觸發給相機訊號採集影象。--------最常用。可以採集到一行就拋棄當前幀的剩餘內容,繼續下一幀採集。因此同步時間間隔最小減少到掃瞄一行的時間。

觸發同時會給相機拍照及重啟兩個訊號。

由於ccd/cmos對整個波段都有響應,因此無法產生彩色影象。給其覆蓋彩色濾鏡陣列如bayer,每個區域僅能通過紅綠藍的一種。

人眼對綠色最敏感,因此把綠色區域倍增。但是這樣會導致影象失真,因此少取樣的部分再予以差值重建。

為什麼會有隔行掃瞄相機?

老式電視機,幀率大概在25左右,幀率上不來閃爍感強,只能變成隔行(偶數行)掃瞄顯示一次,再(奇數行)掃瞄顯示,這樣原本25fps就能提高到50fps,缺點清晰度差,依然有輕微閃爍感。

多數相機的影象感測器支援區域性掃瞄:即只輸出感測器的一部分區域。通過區域性掃瞄(部分行數)可以獲得更高的幀率。

優點:

1.準確度高於彩色相機:非常適合尺寸測量場景

3.黑白相機處理時間更快,軟體上省略彩轉黑,系統整體響應時間更短

優勢:適用於可以用顏色作為檢測區別資訊的場景。
**:接近

成像中,目標最低佔44 = 16畫素,顯然這種並不好,因此可能需要更高如66 = 36畫素

那麼根據 6 / (ccd一邊畫素數目) = l/ 視場邊長

幀速率:dsp重新整理速度

大於800m:cameralink,最長10m傳輸距離,高速 高解析度

大於400m:firewire,即ieee1394,支援熱插拔等,一些pc自帶介面,省了購買影象採集卡費用

usb介面:沒有標準協議,cpu占用高,頻寬沒保證能達到480m--5g。

大部分領域被cmos占領:高讀出速度(電路結構不同,cmos可以直輸出某個畫素位點的電位(再ad轉換成數碼訊號)),高價效比

cmos因此可以很容易的讀取矩形感興趣區域--aoi,相比ccd優勢明顯。ccd只能整幀讀到再拋棄一部分,幀率就慢了。

cmos還可以並行模數轉換,因此即使不使用aoi也比ccd快。另外還可以給每個畫素整合模數轉換元電路------dps(數字畫素感測器)

ccd強勢場景:1.近紅外成像 2.高速低照明

工業相機選型

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