产品描述


致科自动化科技有限公司-主营业务：机器视觉业务，工业视觉传感应用，专注底层算法和硬件技术，为客户提供的机器视觉产品和算法平台等领域产品

常州致科自动化科技有限公司位于长三角经济带重要城市—常州，是一家以机器视觉工程项目开发为主要，集软件开发、OEM系统集成、工程承包于一体的综合型企业。公司依托高水平研发团队，布局机器视觉领域，通过对软硬件产品及平台的研发创造，致力于持续推动智能化，加速智能制造进程。

常州机器视觉相机生产公司为您介绍，机器视觉系统硬件（1）：工业相机

01 相机的分类

相机是机器视觉系统的核心部件，广泛应用于各个领域，尤其是用于生产监控、测量任务和质量控制等。工业数字相机通常比常规的标准数字相机更加坚固耐用。这是因为它们一定要能够应对各种复杂多变的外部影响，如应用于高温、高湿、粉尘等恶劣环境。工业相机的分类形式有很多，详细介绍几种常用类型的工业相机。

02 面阵相机和线阵相机

刚接触机器视觉的时候，我想当然的以为面阵相机就是把相机组合排列成面阵，线阵相机就是组合排列成一排，闹了笑话。

面阵相机与线阵相机的区别在于前者是以面为单位进行图像采集，可以直接获得完整的二维图像信息，后者的以“线”为单位，虽然也是二维图形，但长度较长，而宽度却只有几个像素。这是因为线阵相机的传感器只有一行感光元素。虽然面阵相机的像元总数较多，但分布到每一行的像素单元却少于线阵相机，因此面阵相机的分辨率和扫描频率一般低于线阵相机。

由于线阵相机的感光元素呈现“线”状，采集到的图像信息也是线状，为了采集完整的图像信息，往往需要配合扫描运动。如采集匀速直线运动金属、纤维等材料的图像。线阵图像传感器以CCD为主，市场上曾经也出现过一些线阵CMOS图像传感器，但是，线阵CCD仍是主流。目前，陷阵CCD加扫描运动获取图像的方案应用广泛，尤其在要求视场范围大、图像分辨率高的情况下。面阵相机可以用于面积、形状、位置测量或表面质量检测等，直接获取二维图形能一定程度上减少图像处理算法的复杂度。在实际的工程应用当中，需要根据工程需求选择。

03 黑白相机和彩色相机

黑白相机和彩色相机很容易理解，输出图像是黑白的就是黑白相机，彩色的就是彩色相机。有人说这不是废话么，确实是废话，不过从原理上来看还是比较有意思的。

先来看简单的黑白相机，当光线照射到感光芯片时，光子信号会转换成电子信号。由于光子的数目与电子的数目成比例，主要统计出电子数目就能形成反应光线强弱的黑白图像。经过相机内部的微处理器处理，输出就是一幅数字图像。在黑白相机中，光的颜色信息是没有被保留的。

实际上CCD是无法区分颜色的，只能感受到信号的强弱。在这种情况下为了采集彩色图像，理论上可以使用分光棱镜将光线分成光学三原色（RGB），接着使用三个CCD去分别感知强弱，较好在综合到一起。这种方案理论上可行，但是采用3个CCD加分光棱镜使得成本骤增。姐妹好的办法是仅使用一个CCD也能输出各种彩色分量。

伊士曼·柯达公司科学家Bryce Bayer发明了拜耳列阵，使得仅使用一个CCD也能输出各种彩色分量。Bayer彩色相机的原理为：如下图所示，一行使用蓝绿元素，下一行使用红绿元素，如此交替。每个像素仅包括了光谱的一部分（R or G or B），一定要通过色彩空间插值来还原每个像素的RGB值

插值算法有很多，这里介绍：临近插值算法。我们采用3X3的滑窗在上图中滑动取样，可以取到下图中的四种分布。

在（a）与（b）中，R和B分别取邻域的平均值；在（c）与（d）中，取领域的4个B或R的均值作为中间像素的值。

但是人眼对绿光的反应比较敏感，对紫光和红光反应较弱。为了更好的还原画质，依据邻近值对进行自适应插值。

从彩色相机的成像原理可以看出，色彩值主要通过插值的形式来表述。而在实际应用中，即使很成熟的色彩插值算法也会在图片中产生低通效应。对比了彩色相机与黑白相机在相同环境下的成像质量，如下图所示。显然，彩色图像的细节处会出现伪彩色，导致精度降低。 在工业应用中如果我们要处理的是与图像颜色有关，那么我们需要采用彩色相机；如果不是，那么较好选用黑白相机，因为在同样分辨率下，黑白相机的精度**彩色相机。

04 CCD和CMOS

图像传感器是工业相机的核心元件，主要有CCD和CMOS两种。

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)是互补金属氧化物半导体，CMOS 图像传感器阵面中的每一个像元都是由三个部分组合而成，分别是感光二极管、放大器和读出电路，然而由于每个单元独立输出，这也使得每个放大器的输出结果都不尽相同，所以 CMOS 阵列所获取的图像噪声较大，图像的质量也相对降低，但是，对于一般的精度要求，还是可以满足的。在集成电路领域中，CMOS采用的工艺是很基本的工艺，工艺相对来说不复杂，所以成本也不高，光电灵敏度较高等优点。它的一些性能参数也在不断被优化，应用也越来越广，总体来说，CMOS 的性价比还是较高的。

CCD （Charge-coupled Device）的全名是电荷耦合器件。CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号，CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)，一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD提供很好的图像质量、抗噪能力和相机设计时的灵活性。尽管由于增加了外部电路使得系统的尺寸变大，复杂性提高，但在电路设计时可更加灵活，可以尽可能的提升CCD相机的某些特别关注的性能。CCD更适合于对相机性能要求非常高而对成本控制不太严格的应用领域，如天文，高清晰度的医疗X光影像、和其他需要长时间曝光，对图像噪声要求严格的科学应用。

目前，CCD在性能方面还仍然优于CMOS。不过，随着CMOS图像传感器技术的不断进步，在其本身具备的集成性、低功耗、低成本的优势基础上，噪声与敏感度方面有了很大的提升，与CCD传感器差距不断缩小。


http://zkzdhk.b2b168.com