机器视觉-工业相机篇

静态，速度多少等，才能根据这些参数选择合理的相机(一般来说，动态就要考虑全局相机)

4.相机常见参数

想要了解相机常见参数，最直接的方法就是看下各选型手册就知道都有哪些重要参数，以此比较学习相机各个参数（以500万卷帘相机为例）：

海康威视MV-CE050-30GM参数：

大华相机A3504MG100参数：

（其它品牌相机请参照官方选型手册，一般都有自己的命名规则来方便记忆和区分，不在一一列举）

①相机—像元（也有称做像素）：是成像于相机芯片的图像的最小组成单位。将图像放大，每一小格表示一个像元，其中每一个像元对应一个灰度值。以500万像素的相机为例，满屏有2592*1944个像素,成像于1/2.5英寸大小的CMOS芯片。

②分辨率（Resolution） ：相机每次采集图像的像元点数（Pixels）。对于工业数字相机一般是直接与光电传感器的像元数对应的，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。通常面阵相机的分辨率用水平和垂直分辨率两个数字表示，如：2592（H）x 1944(V)，前面的数字表示每行的像元数量，即共有2592个像元，后面的数字表示像元的行数，即1944行。对于工业数字模拟相机则是取决于视频制式，PAL制为768*576，NTSC制为640*480。

③像元深度（Pixel Depth） ：即每像素数据的位数。对于黑白相机来说，像元深度定义灰度由暗到亮的灰阶数，一般常用的是8Bit（输出图像灰度等级2的8次方，即0~255共256级），对于工业数字数字相机一般还会有10Bit、12Bit等。

④最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate） ：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单位fps（Frames/Sec.），如30fps,表示相机在1秒钟内最多能采集30帧图像；对于线阵相机机，通常用行频表示，即为每秒采集的行数（Hz），单位KHz,如12KHz表示相机在1秒钟内最多能采集12000行图像数据。

⑤曝光方式（Exposure）和快门速度（Shutter） ：CCD/CMOS相机多数采用电子快门，通过电信号脉冲的宽度来控制传感器的光积分（曝光）时间。对于一般性能的的相机快门速度可以达到1/10000-1/100000秒。

对于工业线阵相机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间；面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，工业数字相机一般都提供外触发采图的功能。快门速度一般可到10微秒，高速相机还可以更快。

⑥像元尺寸（Pixel Size） ：像元尺寸是相机芯片上每个像元的实际物理尺寸。像元大小和像元数（分辨率）共同决定了相机靶面尺寸的大小。目前工业数字相机像元尺寸一般为2.2μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。

⑦靶面尺寸（Sensor Size）：图像传感器的感光部分的大小。面阵相机靶面尺寸的大小表示与显示器等标准类似，以芯片对角线长度来度量，单位以“吋”表示，符号为“””，1吋为16mm（注意：业界通用的规范就是 1英吋 CCD尺寸= 长 12.8mm × 宽 9.6mm = 对角线为 16mm 之对应面积，而非光导摄像管直径25.4mm）；线阵相机以芯片的横向长度来度量。工业上，一般面阵相机常用靶面尺寸如下表，实际尺寸略有差异。在像素不变的情况下，相机靶面尺寸越大，噪点控制能力越强，因为单个感光元件之间的间距越大，相互之间的信号干扰越小。

知道分辨率（像元数）和像元尺寸，可以近似计算出来其靶面尺寸。比如：500万相机靶面尺寸1/2.5”，分辨率2592（H）x 1944(V)，像元尺寸2.2 x2.2um，其靶面尺寸：2592 x2.2/1000≈5.7mm，1944 x2.2/1000≈4.3mm，即5.7 x4.3mm。

相机靶面尺寸与镜头匹配的技巧：在选用相机与镜头时，遵循“镜头最大兼容CCD尺寸≥相机靶面尺寸”的原则。

⑧光谱响应特性（Spectral Range） ：是指该像元传感器对不同光波的敏感特性，一般响应范围是350nm－1000nm，一些相机在靶面前加了一个滤镜，滤除红外光线，如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。

⑨数据传输接口：

⑩相机光学接口：即相机与镜头的连接方式，业内常用的几种接口，如C口，CS口，F口，V口等。前面两种的接口都是螺纹口，后面两种都是卡口。

?精度：图像中每个像素代表的实际物体的尺寸。图像单位（像素）和实际物理单位（mm）之间的对应关系，即视觉系统所能达到的理论精度，计算公式为：

例如：视场水平方向长度是25mm，相机水平分辨率是2592像素，所以视觉系统理论精度为25mm/2592像素≈0.01mm/像素，表示图像中每个像素对应0.01mm。

在选择相机时，尤其是用视觉进行测量时，为了提高系统的稳定性，通常需要视觉系统的理论精度高于要求的实际精度（注意：精度数值越小，要求越高）。