相机参数与选型

1.1 简介

相机是机器视觉系统中的核心部件。

感光芯片是相机的核心部件，目前，相机常用的感光芯片有CCD芯片和CMOS芯片两种。所以工业相机可以按照芯片技术可以分为CCD相机和CMOS相机(2015年，某CCD感光芯片制造商决定停止生产即投资CCD。相比CCD，CMOS技术被资本大量投资，取得长足进步，成本可以更低，成像质量类似)。

除此以外，相机按照传感器布局还可分为面阵相机和线扫相机。我们常用的是面阵相机，像元是按照行和列进行排列的，而线阵相机仅仅在一个维度上排列数目较多，另外一个维度排列数目较少。

下图所示为某型号面阵相机，其中1处红框是相机的电源线，2处的红框插入以太网线，用作数据线，3处是相机和镜头的镜口，一般来说，刚买来的工业相机3处还会有卡盖，用来保护感光芯片。

1.2 相机的主要参数

相机的主要参数如下：分辨率、最大帧率/行频、曝光、像素深度、光学接口

1.2.1 分辨率

分辨率有图像分辨率、空间分辨率、特征分辨率

• • 图像分辨率RI：图像行和列的数目，例如某型号面阵相机的图像分辨率为20,000,000像素，图像分辨率为5472*3648
• • 特征分辨率RF：待检测特征的最小尺寸，实际应用中，用至少10个像素能比较稳定的描述最小特征
• • 空间分辨率RS：实际场景的距离和图像像素的比值

他们三者之间的关系如下所示：

RI = FOV / RS

RS = FOV / RI

RS = RF / Fmin

cvtutorials.com：Fmin指的是最小特征的像素点数

1.2.2 最大帧率/行频

相机采集图像的速度。对于面阵相机，使用的是最大帧率，单位是帧数/每秒。对于线阵相机，使用的是最大行频，单位是行数/每秒。通过结合实际场景中的节拍，可以计算得到最低要求的帧率/行频。

1.2.3 曝光

面阵相机有帧曝光和滚动曝光，线阵相机是逐行曝光。

1.2.4 像素深度

像素深度指的是每个像素的位数，常用8bit，也有10bit和12bit。

cvtutorials.com：某个像素的位数是8bit，指的是灰度分级是2的8次方，亮度等级有256个。8bit是单通道的，彩色图像就是3*8bit，计算相机采集到的bitmap图像的大小会用到。

1.2.5 光学接口

光学接口：相机和镜头之间的接口，常用的接口有C接口、CS接口和F接口。

1.3 相机的选型

对于相机图像分辨率的选择，下面我们举个例子来解释下：

[例子]：待检测零件尺寸为6cm*5cm，需要检测上面直径为0.3mm的孔，设特征分辨率为0.3mm，最小特征的像素点数Fmin为10，现在来求解最小图像分辨率RI。

答：将题目阅读后，将各个变量的值对号入座，FOV_H=60mm,FOV_V=50mm,Fmin=10像素,RF=0.3mm

通过公式首先得到空间分辨率：

RS = RF/Fmin = 0.3/10 = 0.03 mm/像素

通过公式结合上面的空间分辨率，可以得到图像分辨率：

RI_H = FOV_H/RS = 60/0.03 = 2000

RI_V = FOV_V/RS = 50/0.03 = 1500

得到的最小图像分辨率为2000*1500，即300万像素。