工业视觉系统相关知识和选型介绍（一）：相机篇

一、工业视觉系统

1.机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
2.视觉系统主要由以下部分组成
1）照明光源
2）镜头
3）工业摄像机
4）图像采集/处理卡 （模拟相机）
5）图像处理系统
6）其它外部设备

模拟相机视觉系统（数字相机无图像采集卡）

二、工业相机

工业相机：机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。选择合适的相机也是机器视觉系统设计中的重要环节。

工业相机特点与普通相机的区别：
1、工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一般的数码相机是做不到这些的。
2、工业相机的快门时间非常短，可以抓拍高速运动的物体。
（例如，把名片贴在电风扇扇叶上，以最大速度旋转，设置合适的快门时间，用工业相机抓拍一张图像，仍能够清晰辨别名片上的字体。用普通的相机来抓拍，是不可能达到同样效果的。）
3、工业相机的图像传感器是逐行扫描的，而普通的相机的图像传感器是隔行扫描的。
4、工业相机的帧率远远高于普通相机。工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅图片，而普通相机只能拍摄2-3幅图像，相差较大。
5、工业相机输出的是裸数据(raw data)，其光谱范围也往往比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，例如机器视觉(Machine Vision)应用。而普通相机拍摄的图片，其光谱范围只适合人眼视觉，并且经过了mjpeg压缩，图像质量较差，不利于分析处理。
6、工业相机(Industrial Camera)相对普通相机(DSC)来说价格较贵。

三、关键名词解释

1. 分辨率（Resolution）:
相机每次采集图像的像素点数，一般对应于光电传感器靶面排列的像元数，如1920*1080。

2. 像素深度（Pixel Depth）:
每位像素数据的位数，常见的是8bit，10bit，12bit。分辨率和像素深度共同决定了图像的大小。
结合最大帧率，可计算出一秒需要传输和处理的数据量：
例如对于像素深度为8bit的500万像素，则整张图片应该有

5000000*8/1024/1024/8=4.768 MB（1B=8bit，yte1024Byte=1KB，1024KB=1MB）。

增加像素深度可以增强测量的精度，但同时也降低了系统的速度，并且提高了系统集成的难度（线缆增加，尺寸变大等）。

3. 最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）:
相机采集和传输图像的速度，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec），对于线阵相机为每秒采集的行数（HZ）。
1）相机的帧率，一般来说分辨率越高，帧数越低
2）考虑到由运动控制等延时，我们的帧频要大于检测频率
3）人眼识别>16fps时会判断为连贯的，FPS为帧每秒。
结合见下面实例：一秒需