一、摄像机选择
(1)工业数码相机的分类：
工业相机按芯片类型可分为CCD相机和CMOS相机；
按输出颜色可分为单色(黑白)相机和彩色相机；
根据传感器的结构特点，可分为线性摄像机(黑白摄像机、3线彩色摄像机、3CCD彩色摄像机(分光棱镜)、面阵摄像机(黑白摄像机、拜耳彩色摄像机、3CCD彩色摄像机(分光棱镜))。
按输出信号方式可分为模拟相机(黑白的PAL (CCIR))、NTSC(黑白的EIA))和数码相机(IEEE1394、USB2.0、Camera Link、Gige)；
按扫描方式可分为隔行扫描相机和逐行扫描相机。
按分辨率可分为普通分辨率相机和高分辨率相机。
根据输出信号速度，可分为普通速度相机和高速相机。
按响应频率范围可分为可见光(普通)相机、红外相机、紫外相机等。
(2)摄像机的主要参数
摄像机的主要参数：
分辨率；速度(帧率/行频)；噪音；(3)曝光方式和快门)；速度；信噪比；动态范围；像素深度；光谱响应；光学接口。
分辨率
分辨率是相机最基本的参数，由相机使用的芯片的分辨率和芯片目标面上排列的像素数量决定。
通常面阵相机的分辨率用两个数字表示：水平分辨率和垂直分辨率，如：1920(H)x 1080(V)。前面的数字表示每行的像素数，即总共有1920个像素，后面的数字表示像素数，即1080行。现在相机的分辨率通常会标明k的多少，比如1K(1024)，2K(2048)，3K(4096)等。
在采集图像时，相机的分辨率对图像质量有很大的影响。在成像同样大的视场(场景范围)时，分辨率越高，细节越明显。
速度(最大帧率)/线速)
摄像机的帧速率/行频表示摄像机采集图像的频率。通常面阵相机用帧率来表示，单位fps(每秒帧数)，如30fps，表示相机一秒钟最多可以采集30帧图像；线阵相机通常以行频为单位KHz。例如，12KHz意味着相机可以在一秒钟内收集多达12，000行图像数据。
照相机收集传输图像的速率通常是每秒帧数(帧/秒。)和每秒的行数(行/秒。)用于线阵相机。
速度是相机的一个重要参数，在实际应用中经常需要对运动物体进行成像。相机的速度需要满足一定的要求，才能清晰准确地对物体成像。摄像头的帧率和行频首先受到芯片的帧率和行频的影响，芯片的最高设计速度主要由芯片能承受的最高时钟决定。
(3)曝光方式和快门速度。
对于线阵相机，采用逐行曝光。可以选择固定行频和外部触发同步的采集模式。曝光时间可以与行周期一致，也可以设置固定时间。面相机有几种常见的方式，如帧曝光、场曝光和滚线曝光。数码相机一般都提供外触发图像采集的功能。
快门速度一般可以达到10微秒，高速相机可以更快。
噪音。
相机噪声指的是实际成像目标之外的信号，该信号不期望在成像过程中被收集。
根据欧洲相机测试标准EMVA1288，相机中的噪声可分为两类：一类是有效信号引起的统计起伏噪声，符合泊松分布，也叫散粒噪声，对于任何相机都是一样的、不可避免的，有其确定的计算公式(噪声的平方=信号的平均值)；第二种是相机本身固有的噪音，与信号无关。是图像传感器的读出电路、摄像头的信号处理放大电路等带来的噪声。每个相机的固有噪声是不同的。此外，对于数码相机，
信噪比
相机的信噪比定义为图像中的信噪比(有效信号的平均灰度值与噪声的均方根值之比)，代表图像质量。图像的信噪比越高，图像质量越好。(信噪比高的摄像头性能更好)
动态范围
相机的动态范围表示相机检测光信号的范围。动态范围可以通过两种方法来定义。一个是光动态范围，指的是饱和时的最大光强与相当于噪声输出的光强之比，由芯片的特性决定。另一个是电子动态范围，指的是饱和电压和噪声电压的比值。
对于固定摄像机，其动态范围是一个固定值，不随外界条件变化。在线性响应中，相机的动态范围定义为饱和曝光与噪声等效曝光的比值：
动态范围可以用倍数、dB或位来表示。如果动态范围大，相机对不同光强的适应性更强。
像素/像素深度
数码相机输出的数字信号，也就是像素灰度值，有一个特殊的位数，叫做像素深度。即每像素数据的位数，常用的是8Bit。对于数码相机，一般有10Bit、12Bit、14Bit等。
对于黑白相机，该值的方位角通常为8-16位。像素深度定义了其灰度级被暗通道照亮的灰度级的数量。例如，对于8-8位相机，0代表全暗，255代表全亮。0到255之间的数字代表特定的亮度指示器。1位数据中有1024个灰度级，12位数据中有4096个灰度级。我们应该仔细考虑每个应用是否需要非常精细的灰度级。从8bit增加到10bit或者12bit确实可以增强测量精度，但同时也降低了系统的速度，增加了系统集成的难度(线缆数量增加，尺寸变大)，所以要慎重选择。
光谱响应
光谱响应是指相机对不同波长的光做出反应的能力，通常指的是它所使用的芯片的光谱响应。通常用光谱曲线来表示，横轴代表不同的波长，纵轴代表量子效率。根据响应光谱的不同，相机可分为可见光相机(400纳米—1000纳米，峰值在500纳米—600纳米之间)、红外相机(响应波长在700纳米以上)和紫外相机(可响应200纳米—400纳米的短波)。我们需要根据被测物体发出的光的波长不同，选择光谱响应不同的相机。
光接口/接口类型
光学接口是指相机和镜头之间的借口。镜头常用借口有C口，CS口，F口。下表提供了有关镜头安装和后焦距的信息。其中M42镜头适配器来自高端相机标准。另一方面，相机的Z轴根据提供的适配器进行优化。一般来说，唐不要轻易拆卸镜头适配器。
类型后拦截接口c端口17.526毫米螺丝CS端口12.5毫米螺丝f端口46.5毫米卡口
(3)工业数码相机的主要接口类型
有：Usb2.0，IEEE 1394、CameraLink，GiggE。
目前市面上大部分工业相机都是基于CCD或者CMOS芯片。
CCD相机，CCD被称为电荷耦合器件，但CCD实际上只是一种将来自图像半导体的电子有组织地存储起来的方法。优点：高画质、高感光度、高对比度；缺点：Blooming现象，无法直接访问每个像素，没有片上处理功能。
CMOS相机，CMOS被称为互补金属氧化物半导体。CMOS其实只是把晶体管放在一个硅块上的技术，没有更多的意义。CMOS可以在一个硅片上集成光敏元件、放大器、A/D转换器、存储器、数字信号处理器和计算机接口控制电路。优点：体积小，结构简单，片上处理功能多，功耗低，无晕现象，直接访问单个像素，动态范围高(120dB)，帧率更高；缺点：一致性差，光感差，噪音大。
CCD摄像机适用于高速动态；
CMOS传感器相机适用于低速动态或静态。
与CCD传感器相比，CMOS传感器的随机读取特性使得读出图像的矩形感兴趣区域(AOI)变得容易。这一特性使CMOS能够在较小的AOI下实现更高的帧速率。CMOS传感器的另一个优点是读出速度快。CMOS传感器的缺点是填充因子低，通常通过微镜来改善。
和CCD COMS的区别：
CCD的优势在于成像质量好；
Cmos比CCD便宜；
Cmos功耗低于CCD
CCD用于动态测量；
Cmos用于低速或静态测量。但是现在所有的
暴露的CMOS也可以用于动态测量；
现在CCD是主流，但是CMOS正在追赶，CMOS才是未来。
注：CCD是全局曝光，CMOS同时有全局曝光和滚动曝光。
如何选择工业相机：
首先你要了解自己的检测任务，是静态的还是动态的，多长时间拍一次，是缺陷检测还是尺寸测量或者定位，产品的尺寸是多少(拍摄视野)，要达到的精度，所用软件的性能，现场环境，有没有其他特殊要求等等。
如果它动态摄影，什么移动速度是多少？根据移动速度，选择最小曝光时间，以及是否需要逐行扫描的相机；相机的帧率(最高拍照频率)与像素有关。通常，分辨率越高，帧率越低。不同品牌的工业相机帧率略有不同。
根据不同的检测任务、产品的尺寸、所需的分辨率和软件的性能，可以计算出所需工业摄像机的分辨率。温度、湿度、干扰和光照条件是现场选择不同工业摄像机最重要的考虑因素。
考虑被观察或测量物体的精度，根据精度选择工业相机的分辨率。
相机像素精度=单向视野大小/相机单向分辨率。
那么相机的单向分辨率=单向视场的大小/理论精度。
示例1:
示例2:
假设检测物体表面划痕，要求被摄物体尺寸为10*8mm，要求检测精度为0.01mm
假设要拍摄的视野是1210mm，那么相机的最小分辨率应该是(12/0.01)(10/0.01)=1200*1000，也就是120万像素左右。也就是说，如果一个像素对应一个缺陷检测，最小分辨率必须不低于120万像素。不过市面上常见的摄像头都是130万像素。
但实际问题是，如果一个像素对应一个缺陷，那么这样的系统将是极不稳定的，因为任何干扰像素都可能被误认为缺陷。因此，为了提高系统的精度和稳定性，最好将缺陷的面积取为大于3到4个像素，这样选择的摄像头将大于130万乘3，即最小不应小于300万像素。通常300万像素的相机是最好的(我见过最多人拿着分像素的。
照相机的曝光时间
相机的最小曝光时间可以决定目标的移动速度。或者反过来，目标的移动速度要求相机的曝光时间最短。假设我们的目标的移动速度是1毫米/秒，我们的测量精度是0.01毫米/像素，我们必须考虑到由物体引起的拖影的移动必须小于我们0.01mm的精度，目标移动0.01mm需要10ms，这就需要我们的相机曝光时间小于10毫秒。如果比这个曝光时间长，物体造成的模糊光是s的移动就会大于0.01，然后我们的精度就达不到了。
一般来说，物体运动引起的模糊应该比要求的测量精度小一个数量级，这样可以减少其对系统的影响。一般我们工业相机的最快曝光时间可以达到几十到几百微秒。这么短的曝光时间需要大量的光能，所以需要选择合适的光源和光源控制器。
审计郭婷
标签：相机图像分辨率