工业相机是什么？基本参数有哪些？

1.工业相机是什么

工业相机是机器视觉系统的核心部件，能够是将光信号转变成有序的电信号，其通常是机器视觉系统的最前端，完成机相比，工业相机一般不需要很高的成像质量，对图像的色温、饱和度、白平衡等也没有苛刻的要求。相反，工业相机一般会对相机的分辨率、稳定性、抗腐蚀性等因素要求较高。

2.工业相机的基本参数

(1)分辨率

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，在采集图像时,相机的分辨率对检测精度有很大的影响，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。常用的工业面阵相机分辨率有500万、1200万、 6500万等。对于线阵相机而言，分辨率就是传感器水平方向上的像素数，常见有2K、4K、8K、16K等。

(2)帧率/行频

工业相机的最大帧率/行频表示单位时间内相机采集图像的速率。通常帧率是相对于面阵工业相机来说的，单位是fps，如181fps，即相机每秒内最多可采集181帧图像。行频是相对于线阵工业相机来说的，单位是kHz,如80kHz,即相机每秒内最多可采集80000行图像数据。

(3)像元尺寸

像元即影像单元，是组成数字化影像的最小单元。像元尺寸和像元数(分辨率)共同决定了相机靶面的大小，通常工业相机像元尺寸为2μm~14μm。像元尺寸从某种程度上反映了芯片的对光的响应能力，一般情况下，像元尺寸越大，能够接收到的光子数量越多，在同样的光照条件和曝光时间内产生的电荷数量越多。

(4)像素深度

像素深度是指每位像素数据的位数，通常用多少比特位表示。一般，每个像素的比特位数多，表达图像细节的能力强，这个像素的灰阶值更加丰富、分得更细，像素的灰阶深度就更深，但同时数据量也越大，影响系统的图像处理速度，因此也需慎重选择。

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。例如对于像素深度为8bit的500万像素，则整张图片应该有2560x 2048x 8/8/1024/1024=5MB。

(5)动态范围

动态范围是用来描述每个像素能够分辨出的灰度等级，宽动态范围能够使场景中亮场和暗场部分的细节同时被清晰的记录下来。动态范围值越大，意味着工业相机可以拍摄物体明暗程度的范围越宽。

(6)信噪比

工业相机的噪声是指成像过程中不希望被采集到的，实际成像目标之外的信号。根据欧洲机器视觉协会(EMVA)的EMVA1288标准中定义的相机中的噪声，总体上分为两类:

一类是由有效信号带来的散粒噪声，这种噪声对任何相机都是相同的，不可避免;另一类是相机本身固有的与信号无关的噪声，它是由于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。

(7)曝光时间

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曝光时间是为了将光投射到照相感光材料的感光面上，快门所要打开的时间;视感光材料的感光度和对感光面上的照度而定;曝光时间长，进光量就越大，适合光线条件较差的情况;曝光时间短则适合光线比较好的情况。

(8)相机接口

工业相机通常有三个基础的接口，电源接口、数据接口与镜头接口。

电源接口:顾名思义，用以相机电源输入接口。

数据接口:按照接口标准不同，工业相机常用的数据接口有GigE、Camera Link、USB3.0、 CoaXPress等类型。

镜头接口:工业相机镜头接口种类很多，常用的一般有C接口、CS接口、F接口、M42接口、M72接口等。

3.工业相机的主要种类

(1)模拟相机

模拟相机采用隔行的扫描方式，是由传感器奇数行像素先扫描形成奇场图像， 随后偶数行形成偶场图像，由奇偶场交错合成- 帧图像，由于该类型相机输出的信号是模拟量，因此被称为模拟相机，该相机可以直接连接电视机或者监视器输出图像，如要连接PC机需要配合有A/D转换功能的采集卡才能被计算机识别，这种相机是过去安防以及视觉检测中最常用的相机，行业标准也很规范，相关概念如标准视频信号、PAL/CCIR、NTSC/EIA、SECAM等。

(2)数字相机

将A/D转换放在相机内，甚至放在图像传感器芯片内,例如CMOS芯片,将模拟视频转换成数字量，相机的视频输出是二进制数字, 可以直接连接PC并被PC识别，这样的工业相机被称作I业数字相机。对于同-类像元传感器的相机来说，因为A/D 在相机内，A/D 的时钟可直接使用图像传感器的主时钟，时钟与每一个像元的有效视频输出 时间紧密配合,所以时钟采样的视频值准确地表达了每一个像元之中的电荷量。

如果A/D是在采集卡内,采样的时钟是图像卡依据行频锁相产生的，它已无法与相机的主时钟保持相位上的一致,所以图像卡的采样时间不能保证对准相机的每一个像元的视频值。从而在一定的程度上,带来分辨率的降低，并产生抖动误差。并且有效消除了视频长线传送时引来的噪音和干扰，以及视频在长线内的反射降低信噪比。如果视觉系统要求分辨率提高，数据位深加大以及帧速提高，都会大大增加视频传送的速度和频带， 要求相机的主时钟频率提高，而主时钟的提高是有限度的，从而最后影响到相机的帧速和数据输出速度，而数字相机除了非常适合于非标准的逐行的花样繁多的扫描格式外,它甚至于可设计成数字视频的多通通输出，从而成倍地提高数据输出速度以及帧频。

(3)三晶片彩色相机

在机器视觉系统中，图像的彩色信息还是很有用的，图像传感器 虽然能对光谱中很宽部分敏感，但它不能区分不同光谱的颜色，为了获取准确的色彩信息，使用三个独立的图像传感器，每一个单独的测量原色、红色、绿色或蓝色光。

为了将光谱中的三基色光分开来,只能在CCD芯片前加彩色滤波器。例如使用一三棱镜组，将图像分为RGB三个基色图像，分别投影到三片CCD芯片上，获得RGB三幅图像的视频信号。这种结构的相机被称作三晶片彩色相机，它能获取较高质量的图像，但结构复杂，价格昂贵。

(4)智能相机

智能相机( Smart Cameras)是一个包容了图像传感器、A/D 转换、图像缓存、信号处理器、通讯接口等机器视觉系统大部分部件的相机。从更广泛的意义上来说，能称得上“智能”的相机，依据应用情况的不同可以大为不同。

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