机器视觉相机原理（机器视觉系统中的工业相机）

机器视觉系统中的工业相机

相机也叫摄像机，有专门用于工业摄像的相机，叫工业相机。相对于传统的民用相机而言，工业相机具有较强的图像稳定性、传输能力和抗干扰能力。

一、工业相机按其感光器（将光信号转换为电子信号的芯片）的不同，可分为：CCD相机和CMOS相机。

1、CCD相机

CCD相机的特点：以电荷为信号，CCD芯片通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大、输出图像信号。

2、CMOS相机

CMOS相机的特点：以电压作为信号，CMOS芯片集成光敏元件阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器，集成度高、设计灵活、功耗低、传输快、动态范围宽，可直接输出数字信号。

二、工业相机按传感器的结构特性（扫描方式）分为：线阵相机和面阵相机。

1、线阵相机的图像采集口呈“线”状，适合且只能作为线性条状视野的场合，可以在较宽的视野上提高分辨率。

2、面阵相机的图像采集口呈“面”状，可以快速、准确地获取二维图像信息，应用范围较广。

三、按输出信号方式分为：模拟相机和数码相机。

1、输出信号为模拟量信号的相机为模拟相机，需要通过专用的图像采集卡将模拟量信号转化为数字量信号，供计算机处理。特点为：通用性好、成本较低、分辨率低、采集速度慢、易受到噪声干扰，在高清机器视觉应用场景中，使用较少。

2、输出信号为数字量信号的相机为数码相机，不用图像采集卡。特点为：抗干扰能力强、视频信号格式多样、分辨率高、视频输出接口丰富。

四、按输出色彩方式分为：黑白相机和彩色相机。

1、黑白相机转换的图像为灰度图像，灰度图像只包含256个亮度信息。

2、彩色相机转换的图像为彩色图像，有16777216种颜色（256*256*256=16777216）。

五、工业相机的主要参数

1、芯片尺寸：表示图像传感器感光区域的面积大小，是物理放大位数的的决定因素。

2、分辨率：表示相机每次采集图像每英寸包含的像素点数。分辨率越高，图像越清晰。相机分辨率的高低，取决于相机中CCD芯片上的像素数量。

3、像元尺寸：表示相机芯片上每个像元的实际物理尺寸。尺寸较大的像元，呈现的亮度越大。

4、帧率：表示图像处理器在1s内能够采集图像的数量（帧数或行数）。帧率高则动画越流畅逼真，但太高的帧率（超过监视器的刷新率），不易感觉到流畅度的提升，还造成浪费。应该选择适合应用目标的帧率。帧率与分辨率成反比。

六、工业相机的接口类型

工业相机的接口类型分为模拟接口与数字接口。数字接口为目前的主流，有USB 2.0、 USB 3.0、 IEEE 1394a、 IEEE1394b、GigE、Camera Link、CoaXPress等。

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