視覺工程師快速了解工業(yè)相機(jī)的50問詳解

1：工業(yè)相機(jī)的丟幀的問題是由什么原因引起的?

經(jīng)常會(huì)有一些機(jī)器視覺工程師認(rèn)為USB接口的工業(yè)相機(jī)會(huì)造成丟幀現(xiàn)象。一般而言，工業(yè)相機(jī)丟幀與工業(yè)相機(jī)所采用的傳輸接口是沒有關(guān)系的，無論是USB，還是1394、GigE、或者是CameraLink。設(shè)計(jì)不良的驅(qū)動(dòng)程序或工業(yè)相機(jī)硬件才是造成丟幀的真正原因：設(shè)計(jì)不良的工業(yè)相機(jī)之所以會(huì)發(fā)生丟幀的現(xiàn)象，其實(shí)就是資料通道的堵塞，無法及時(shí)處理,所以新的圖像進(jìn)來時(shí)，前一張可能被迫丟棄，或是新的圖像被迫丟棄。要解決這問題，需要設(shè)計(jì)者針對驅(qū)動(dòng)程序與工業(yè)相機(jī)硬件資料傳輸?shù)拿總€(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精密的設(shè)計(jì)。

2：工業(yè)相機(jī)輸入、輸出接口有哪些?

在機(jī)器視覺檢測技術(shù)中，工業(yè)相機(jī)的輸入、輸出接口有Camera Link、IEEE 1394、USB2.0、Ethernet、USB3.0幾種；

3：知道被測物的長、寬、高以及要求的測量精度，如何來選擇CCD 相機(jī)和工業(yè)鏡頭，選擇以上器件需要注意什么?

首先要選擇合適的鏡頭。選擇鏡頭應(yīng)該遵循以下原則：
1).與之相配的相機(jī)的芯片尺寸是多大；
2).相機(jī)的接口類型是哪種的，C 接口，CS 接口還是其它接口；
3).鏡頭的工作距離；
4).鏡頭視場角；
5).鏡頭光譜特性；
6).鏡頭畸變率；
7).鏡頭機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸；

選擇CCD 相機(jī)時(shí)，應(yīng)該綜合考慮以下幾個(gè)方面：
1).感光芯片類型；CCD 還是CMOS
2).視頻特點(diǎn)；包括點(diǎn)頻、行頻。
3).信號輸出接口；
4).相機(jī)的工作模式：連續(xù)，觸發(fā)，控制，異步復(fù)位，長時(shí)間積分。
5).視頻參數(shù)調(diào)整及控制方法：Manual、RS232.
同時(shí)，選擇CCD 的時(shí)候應(yīng)該注意，l inch = 16mm 而不是等于25.4mm.

4：CCD 相機(jī)與CMOS 相機(jī)的區(qū)別在哪里？

1、 成像過程
CCD 與CMOS 圖像傳感器光電轉(zhuǎn)換的原理相同，他們最主要的差別在于信號的讀出過程不同；由于CCD僅有一個(gè)（或少數(shù)幾個(gè)）輸出節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一讀出，其信號輸出的一致性非常好；而CMOS 芯片中，每個(gè)像素都有各自的信號放大器，各自進(jìn)行電荷-電壓的轉(zhuǎn)換，其信號輸出的一致性較差。但是CCD 為了讀出整幅圖像信號，要求輸出放大器的信號帶寬較寬，而在CMOS 芯片中，每個(gè)像元中的放大器的帶寬要求較低，大大降低了芯片的功耗，這就是CMOS芯片功耗比CCD 要低的主要原因。盡管降低了功耗，但是數(shù)以百萬的放大器的不一致性卻帶來了更高的固定噪聲，這又是CMOS 相對CCD 的固有劣勢。

2、 集成性
從制造工藝的角度看，CCD 中電路和器件是集成在半導(dǎo)體單晶材料商，工藝較復(fù)雜，世界上只有少數(shù)幾家廠商能夠生產(chǎn)CCD 晶元，如DALSA、SONY、松下等。CCD 僅能輸出模擬電信號，需要后續(xù)的地址譯碼器、模擬轉(zhuǎn)換器、圖像信號處理器處理，并且還需要提供三組不同電壓的電源同步時(shí)鐘控制電路，集成度非常低。而CMOS是集成在被稱作金屬氧化物的版單體材料上，這種工藝與生產(chǎn)數(shù)以萬計(jì)的計(jì)算機(jī)芯片和存儲設(shè)備等半導(dǎo)體集成電路的工藝相同，因此聲場CMOS 的成本相對CCD 低很多。同時(shí)CMOS 芯片能將圖像信號放大器、信號讀取電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、圖像信號處理器及控制器等集成到一塊芯片上，只需一塊芯片就可以實(shí)現(xiàn)相機(jī)的所有基本功能，集成度很高，芯片級相機(jī)概念就是從這產(chǎn)生的。隨著CMOS 成像技術(shù)的不斷發(fā)展，有越來越多的公司可以提供高品質(zhì)的CMOS 成像芯片，包括：Micron、 CMOSIS、Cypress等。

3、 速度
CCD 采用逐個(gè)光敏輸出，只能按照規(guī)定的程序輸出，速度較慢。CMOS 有多個(gè)電荷-電壓轉(zhuǎn)換器和行列開關(guān)控制，讀出速度快很多，目前大部分500fps 以上的高速相機(jī)都是CMOS 相機(jī)。此外CMOS 的地址選通開關(guān)可以隨機(jī)采樣，實(shí)現(xiàn)子窗口輸出，在僅輸出子窗口圖像時(shí)可以獲得更高的速度。

4、噪聲
CCD 技術(shù)發(fā)展較早，比較成熟，采用PN 結(jié)或二氧化硅（SiO2）隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量相對CMOS 光電傳感器有一定優(yōu)勢。由于CMOS 圖像傳感器集成度高，各元件、電路之間距離很近，干擾比較嚴(yán)重，噪聲對圖像質(zhì)量影響很大。近年，隨著CMOS 電路消噪技術(shù)的不斷發(fā)展，為生產(chǎn)高密度優(yōu)質(zhì)的CMOS 圖像傳感器提供了良好的條件。

5：工業(yè)相機(jī)都有哪些主要參數(shù)？
1.分辨率
2. 速度（幀頻/行頻）
3. 噪聲
4. 信噪比
5. 動(dòng)態(tài)范圍
6. 像元深度
7. 光譜響應(yīng)
8. 光學(xué)接口

6：工業(yè)相機(jī)的分辨率是如何定義的？