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图像传感器的性能特点和选型
编辑: 时间: 2018-05-08 15:28 浏览量: 29

 

图像传感器

     图像传感器包括了镜头、摄像机等主要元器件,因此描述图像传感器的性能指标主要分为两个部分:一部分是描述镜头的性能指标,另一部分是描述摄像机的性能指标。总体而言,主要有以下这些指标:


1.镜头接口:所有工业摄像机镜头均是螺纹接口的,但CCD摄像机的镜头安装可分为C安装座和CS安装座两种工业标准。两种安装接口的螺纹部分虽然相同,但它们各自从镜头到感光表面的距离不同。C安装座的镜头安装基准面到焦点的距离为17.52mm,而CS安装座的镜头安装基准面到焦点的距离为12.5mm。


2。镜头尺寸:工业摄像机的镜头尺寸一般有1in(1in=0。0254m)、2/3in、in、1/3in、1/4in、1/5in等几种规格。摄像机镜头尺寸的选择应该根据摄像机的CCD尺寸而定。如果镜头尺寸比摄像机CCD尺寸大,则会使图像视野比镜头视野小,从而不能够很好利用镜头的视野;如果镜头尺寸比摄像机CCD尺寸小,则会使图像周围出现圆形黑框,像是在隧道里拍的一样,即发生“隧道效应”。


3。焦距:也可称为焦长。在摄像机中主要是指从镜头镜片的光学中心到CCD或0s成像平面的距离。焦距的大小决定着视场角的大小。当焦距较小时,视场角大,摄像机所能拍摄的范围也比较大,但对距离较远的物体会分辨不清楚;当焦距较大时,视场角小,摄像机所能拍摄的范围也比较小。


4.光圈:光圈的大小决定了通过镜头光量的多少。光圈越大,感光元件的照度就越大,摄像机输出信号强度也越大,信噪比就越高。


5。工作距离:指当图像在焦距范围内时,物体和摄像机镜头前端的距离。工作距离的大小限制了图像机器视觉系统能够正常工作所需的空间大小。


6.视野范围:用以衡量镜头的成像范围,是摄像机实际拍摄到区域的尺寸。


7。分辨率:摄像头每次采集图像的像素点数,主要用于衡量摄像机对物像中明暗细节的分辨能力。对于数字摄像头,分辨率一般直接与光电传感器的像元素对应。而对模拟摄像头而言,则取决于视频制式,如PAL制式为768×576分辨率,NTsC制式为640×480分辨率。


8.像素深度:每个像素存储时所用的位数。像素深度决定了每个像素可能有的颜色的数量,或灰度图像每个像素可能有的灰度级别。例如,一幅彩色图像每个像素用R、G、B三种分量表示,并且每个分量用8位,则一个像素共用24位表示,此像素的像素深度就为24,并且每个像素可以有16777216(22)种颜色。



9。较大帧率:摄像机采集传输图像的速率,通常用FPs( Frames Per Second)表示。对面阵摄像头而言,较大帧率可以理解为1s时间内传输图片的帧数,也可以理解为图形处理器每秒能够刷新的次数;对线阵摄像头来说,较大帧率则为每秒采集的行数。


10.曝光方式:与传统家用摄像机的分类方法不同。工业摄像头的曝光方式主要根据摄像头类型来区分。对于面阵摄像头,其曝光方式有帧曝光、场曝光和滚动曝光几种方式;线阵摄像头则都采用逐行曝光方式,其曝光时间可以与行周期一致,也可以设定个固定的时间。


11.快门速度:指快门打开到关闭的时间间隔。在这段时间内,物体可以在感光元件上成像。较快的快门速度适合光照条件较好、被检测目标移动较慢的情况;而较慢的快门速度则适合光照条件较差、被检测目标移动较快的情况。


12.固定图像噪声:主要是指不随像素点的空间坐标改变的噪声,其中主要的是暗电流噪声。


13.动态范围:摄像机的动态范围主要表明摄像机能够探测光信号的范围。摄像机动态范围的界定方法主要有两种。一种是光学动态范围,指饱和时较大光强与等价于噪声输出的光强度的比值,由芯片特性决定;另一种是电子动态范围,它指饱和电压与噪声电压之间的比值。对于固定摄像机其动态范围是一个定值,不随外界条件的改变而变化。


14.光谱回应特性:指摄像机感光元件传感器对不同光波的敏感特性,一般响应范围是350~100Onm.


15.像元尺寸:指摄像机芯片上每个像元的物理尺寸,像元尺寸和共同决定了摄像机芯片的大小。一般像元尺寸越小,制造难度就越大,图像质量也越不

容易提高。目前数字工业摄像机的像元尺寸一般为3~10/m。在外部条件相同的情况下,所成图像的亮度会随着像元尺寸的提高而提高.


16.IP等级:指防水防尘的等级。IP防护等级由两个数字组成。第一个数字表示防尘、防止外物侵入的等级:第二个数字表示防湿气、防水侵入的密闭程度。针对室外型应用,必须使用ⅡP67的防护等级的产品,以保证产品的性能及产品不被恶劣环境损坏。


图像传感器


在装卸机器视觉中应用摄像机,针对不同的应用场合,选择不同性能摄像机是十分重要的。通常依照以下原则进行摄像机的选型:

1。根据所需拍摄范围选择合适的视场及视野范围。务必保证摄像机的视场能够覆盖整个检测范围。


2。根据安装位置到被检测物体的距离选择合适的工作距离,保证被检测物体在摄像机的感光元件上能够清晰成像。


3.根据现场所要求的检测速度选择合适的较大帧率。较大帧率应等于或略大于要求的检测速度。若较大帧率小于检测速度,则会降低图像采样及特征提取的准确性;若较大帧率超出检测速度很多,则会导致图像数据的冗余,造成资源浪费。


4。根据特征提取要求选择合适的分率。分率过低则会导致图像模,从而无法提取有用特征分过高则会使单幅图像数据量过大,人而导的图取的时间变长,影响实时性。


⑤根据图像处理是否与颜色有关选取彩色摄像机或黑白摄像机。若在图像处理与特征提取过程中需要涉及图像的颜色信息,则选取彩色摄像机,否则可以采用黑白摄像机。黑白摄像机的精度在同等分辨率下比彩色摄像机的高,尤其是在提取图像边缘的时候,黑白摄像机效果更好。同时,黑白摄像机得到的灰度信息可直接用于图像处理。


⑥根据实际使用环境选择相应防护等级的摄像机 。



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