镜头|机器视觉硬件选型及应用( 二 )

多角度照射，图像整体效果较柔和，适合曲面物体检测；
选择光源的形状和尺寸：主要分为圆形、方形和条形。通常情况下选用与被测物体形状相同的光源，最终光源形状以测试效果为准。光源的尺寸选择，要求保障整个视野内光线均匀，略大于视野比较好。
选择是否用漫射光源：如被测物体表面反光，最好选用漫反射光源。多角度的漫射照明使得被测物表面整体亮度均匀，图像背景柔和，检测特征不受背景干扰。
选光源的一些技巧：需要前景与背景更大的对比度，可以考虑用黑白相机与彩色光源；环境光的问题，尝试用单色光源，配一个滤镜；闪光曲面，考虑用散射圆顶光；闪光，平的，但粗糙的表面，尝试用同轴散射光；看表面的形状，考虑用暗视场(低角度)；
2、相机的选择

文章插图

工业相机按照芯片类型：可以分为CCD相机、CMOS相机；
按照输出色彩可以分为单色（黑白）相机、彩色相机；
按照传感器的结构特性可以分为线阵相机（黑白摄像机、3Line彩色相机、3CCD彩色相机（分光棱镜）、面阵相机（黑白摄像机、Bayer彩色相机、3CCD彩色相机（分光棱镜）；
按照输出信号方式可以分为模拟相机（PAL（黑白为CCIR））、NTSC（黑白为EIA））、数字相机（IEEE1394、USB2.0、Camera Link、GigE）；
按照扫描方式可以分为隔行扫描相机、逐行扫描相机；
按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机；
按照输出信号速度可以分为普通速度相机、高速相机；
按照响应频率范围可以分为可见光（普通）相机、红外相机、紫外相机等。
（2）相机的主要参数：①分辨率；②速度（帧频/行频）；③噪声；④信噪比；⑤动态范围；⑥像元深度；⑦光谱响应；⑧光学接口。
1. 分辨率是相机最基本的参数，由相机所采用的芯片分辨率决定，是芯片靶面排列的像元数量。在采集图像时，相机的分辨率对图像质量有很大的影响。在对同样大的视场（景物范围）成像时，分辨率越高，对细节的展示越明显。
2.相机的帧频/行频表示相机采集图像的频率，通常面阵相机用帧频表示，单位 fps（Frame Per second），相机采集传输图像的速率，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（Lines/Sec.）。
3.相机的噪声是指成像过程中不希望被采集到的，实际成像目标外的信号。第二类是相机自身固有的与信号无关的噪声，它是由图像传感器读出电路、相机信号处理与放大电路等带来的噪声，每台相机的固有噪声都不一样。另外，对数字相机来说，对视频信号进行模拟转换时会产生量化噪声，量化位数越高，噪声越低。
4. 相机的信噪比定义为图像中信号与噪声的比值（有效信号平均灰度值与噪声均方根的比值），代表了图像的质量，图像信噪比越高，图像质量越好
5.相机的动态范围表明相机探测光信号的范围，动态范围可用两种方法来界定，一种是光学动态范围，指饱和时最大光强与等价于噪声输出的光强的比值，由芯片的特性决定。另一种是电子动态范围，是指饱和电压和噪声电压之间的比值。对于固定相机其动态范围是一个定值，不随外界条件变化而变化。
6.数字相机输出的数字信号，即像元灰度值，具有特殊的比特位数，称为像元深度。即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。对于黑白相机这个值的方位通常是 8-16bit。像元深度定义了灰度由暗道亮的灰阶数。