机器视觉系统之相机篇
3d相机机器视觉检测原理
3d相机机器视觉检测原理引言机器视觉技术在工业自动化、智能交通、医疗影像等领域得到了广泛应用。
3D相机是机器视觉技术中的重要工具，可以通过获取物体的三维信息，实现更精确的检测和测量。
本文将介绍3D相机的原理和应用，深入探讨其在机器视觉检测中的作用。
第一章3D相机基本原理1.1 3D相机概述3D相机是一种先进的成像设备，它不同于传统二维相机只能捕捉物体表面的平面信息，而是能够获取物体三维信息的神器。
通过激光、红外等技术，3D相机可以获取物体的深度信息，并将其转化为点云数据。
这使得3D相机在众多领域具有广泛的应用价值。
1.2三角法测距原理三角法是一种常用的测距方法。
其原理是通过在不同位置拍摄同一物体，利用拍摄点之间角度和距离关系，计算物体到相机之间的距离。
这种方法在实际应用中具有简单易懂、精度较高等优点。
1.3结构光原理结构光是一种在3D扫描中广泛应用的方法。
它通过投射特定结构图案（如条纹或格点）到物体表面，利用图案变形来计算物体表面的深度信息。
结构光方法具有测量速度快、精度高等特点。
1.4飞行时间原理飞行时间是另一种常用的测距原理。
它通过测量激光从相机发射到物体表面并返回的时间，来计算物体到相机的距离。
这种方法具有响应速度快、精度高等优点。
第二章3D相机应用领域2.1工业自动化在工业自动化领域，3D相机可以用于产品质量检测、零件尺寸测量等。
通过获取物体的三维信息，3D相机可以实现对产品外观和尺寸的精确检测，从而提高生产效率和质量。
2.2智能交通在智能交通领域，3D相机可以应用于车辆识别、车道偏离预警等。
通过获取车辆的三维信息，3D相机可以实现对车辆类型、速度和位置等参数的准确获取，从而提高交通管理效率和安全性。
2.3医疗影像在医疗影像领域，3D相机可以应用于手术导航、病灶检测等。
通过获取患者身体部位或病灶的三维信息，医生可以更准确地进行手术规划和诊断。
第三章3D相机技术发展趋势3.1 高分辨率随着科技的不断进步，3D相机的分辨率越来越高。
机器视觉系统3D工业相机介绍
机器视觉系统3D工业相机介绍工业相机，选择TEO。
机器视觉系统3D工业相机介绍3D立体视觉的研究将具有重要的应用价值，其也是计算机视觉研究领域的重要课题之一。
立体视觉系统能够对视场范围内的标靶进行自动识别定位，可在复杂的背景环境下实现系统的现场标定。
通过对运动体上特征点的识别定位并对数据进行分析进一步获取运动体的位置三维坐标、姿态、特征点之间的相对距离。
随着各项研究的深入，其应用也必将越来越广泛，为行业的发展提供强大的技术支持。
目前3D机器视觉大多用于水果和蔬菜、木材、化妆品、烘焙食品、电子组件和医药产品的评级。
它可以提高合格产品的生产能力，在生产过程的早期就报废劣质产品，从而减少了浪费节约成本。
这种功能非常适合用于高度、形状、数量甚至色彩等产品属性的成像。
大多数彩色摄像头都由单个采用彩色滤波器阵列或马赛克的传感器组成，这种马赛克一般由以特定模式覆盖在传感器像素上的红、蓝、绿(RGB)三色的光学滤波器组成。
然后马赛克通过将原始传感器数据转换成每个像素的RGB值进行解码，更高速度和更高性能的微处理器的出现催生了各种新型机器视觉应用。
其中，三维摄像头技术可以在生产期间测量物体的形状和色彩，这有助于提高产品质量，降低生产成本。
增加色彩功能进一步增加了质量和成本控制优势，就像人眼一样，机器视觉摄像头所感知的待查产品色彩是有差别的，这取决于照明光源、图像传感器类型及其镜头。
大多数机器视觉系统都提供灰度级产品图像分析，但在某些情况下，彩色机器视觉软件需要精确地检测产品图像的形状和轮廓。
现在，机器视觉设计人员正专注于开发各种用于实现比色法、更好的色度和亮度分解以及彩色马赛克解码的独立于硬件的算法。
3D立体视觉与人眼立体视觉相比，具有不可替代的优点，如精度高、扩展能力强大，连续工作时间长、不易损坏、保密性好、没有培训成本、结果易于保存和复制等优点，因此三D立体视觉技术的应用领域已经越来越广泛。
机器视觉在智能手机相机中的应用
机器视觉在智能手机相机中的应用随着科技的快速发展，手机已经成为了我们不可或缺的日常工具之一。
而随着对手机拍照需求的不断增加，人们对手机相机性能的要求也日益提高。
为了满足这一需求，手机厂商在相机技术上进行了多方面的探索，其中机器视觉成为了智能手机相机的重要发展方向。
一、机器视觉在智能手机相机中的定义机器视觉是指计算机通过对图像和视频的处理来模拟人类视觉系统的过程。
在智能手机相机中，机器视觉技术被用于图像处理、拍照、识别等场景中。
它可以通过图像处理算法和机器学习算法来帮助用户实现更好的拍摄和识别体验。
二、机器视觉在智能手机相机中的应用1. 焦点跟踪：机器视觉可以帮助用户在拍摄时快速地锁定焦点，使照片更加清晰。
通过对图像中物体的检测和追踪，机器视觉可以实现更加准确的自动对焦功能。
2. 人脸识别：人脸识别技术是机器视觉中的重要应用之一。
它可以通过对图像中的人脸进行检测和识别，来帮助用户实现更简单、便捷的拍照体验。
智能手机相机中的人脸识别功能可以自动识别人脸，并帮助用户调整对焦和光线等参数，确保拍摄出的照片更加清晰明亮。
3. 智能场景识别：智能手机相机中的机器视觉技术还可以通过对场景的检测和识别，来自动调整相机的设置，以达到更好的拍摄效果。
比如在拍摄食物时，相机可以自动调整饱和度和对比度等参数，以突出食物的颜色和质感。
4. 智能美颜：在智能手机相机中，美颜功能也是机器视觉技术的一大应用。
它通过对肤色和瑕疵等进行检测，然后自动去除肤色不均、痘痘等瑕疵，使拍摄出的照片更加美观自然。
5. AR 识别：AR 技术已成为手机拍摄场景中的一个重要元素。
机器视觉通过对AR 图像的识别，可以实现对AR 图像的跟踪与稳定，使得用户可以更加直观、生动地体验 AR 技术带来的乐趣。
三、机器视觉在智能手机相机中的未来发展目前，随着机器视觉技术的不断成熟，越来越多的手机厂商开始将机器视觉应用于自己的智能手机相机中。
未来，随着对拍照体验要求的不断提高，机器视觉技术在智能手机相机中的应用也将进一步扩大和深入。
机器视觉(相机、镜头、光源 )全面概括
机器视觉（相机、镜头、光源）全面概括分类：机器视觉2013-08-19 10:52 1133人阅读评论(0) 收藏举报机器视觉工业相机光源镜头1.1.1视觉系统原理描述机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
2.1.1视觉系统组成部分视觉系统主要由以下部分组成1.照明光源2.镜头3.工业摄像机4.图像采集/处理卡5.图像处理系统6.其它外部设备2.1.1.1相机篇详细介绍：工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机（摄像机）而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，目前市面上工业相机大多是基于CCD（ChargeCoupled Device）或CMOS（Complementary Metal OxideSemiconductor）芯片的相机。
CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。
它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。
CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。
这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。
典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。
CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。
CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路(VLSI) 制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。
CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。
机器视觉中用的工业相机与普通相机的区别
机器视觉中用的工业相机与普通相机的区
别
机器视觉系统就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断。
机器视觉相机的目的是将通过镜头投影到传感器的图像传送到能够储存、分析和(或者)显示的机器设备上。
作为机器的“眼睛”,相机占据非常重要的地位。
按照不同标准可分为标准分辨率数字相机和模拟相机等。
根据不同的实际应用场合选不同的相机和高分辨率相机线扫描CCD和面阵CCD;单色相机和彩色相机。
那么工业相机和我们日常生活中用的普通相机有什么区别呢?
1、工业相机的快门时间非常短,可以抓拍快速运动的物体,工业相机的快门时间般都是微秒级的,配合光源、频闪控制器以及全屏曝光,可以有效解决拖影等问题。
2、工业相机的拍摄速度远远高于一般相机。
工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅甚至更多的图片,而一般相机只能拍摄2-3幅图像,相差甚远。
3、工业相机的图像传感器是逐行扫描的,而一般摄像机的图像传感器是隔行扫描的,甚至是隔三行扫描的。
逐行扫描的图像传感器生产比较困难,成品率低,出货量也少,例如Dalsa、avt等,价格相对比较昂贵。
4、工业相机输出的是裸数据,其光谱范围也往往比较宽,比较适台进行高质量的图像处理算法,普遍应用于机器视觉系统中。
而一般相机(DSC)拍摄的图片,其光谱范围只适合人眼视觉,并且经过了MPEG压缩,图像质量也较差。
由于工业相机区别于普通相机的技术优势,工业相机更多的应用到各大领域中。
【视觉】线扫相机——机器视觉中无限制物体的检测
【视觉】线扫相机——机器视觉中无限制物体的检测在机器视觉中，在检测连续物体或者滚动物体时，线扫相机是最佳的解决方案。
通常，它们能提供很高的分辨率，因为它们要求很高的速度和数据率。
一、多条窄带拼成一副图像线扫相机只抓取一行作为图像发送到电脑，主机电脑将所有的行进行组织拼接。
如果不停止抓取，几乎可以创建一个无限大的图像。
在印刷行业、纺织、旋转或者移动物体的检测应用时，线扫相机是最佳的解决方案。
二、详解线扫相机1.线扫相机的历史可以检测黑白单线CCD芯片随着传真机第一次进入市场。
事实上，目前大部分文件扫描仪依然基于这个原理。
这种情况下，条状传感器是位于物体下方的。
随着传感器的微型化和分辨率的提高，传感器已经进一步远离物体。
今天，线扫相机被集成到传统相机上，可以搭配标准的镜头进行操作。
2.线扫相机的光学设计(1)相机—物体关系人眼或者标准的照相机在一个时刻获取一幅图像，对于静止物体和运动物体是没有区别的。
同一时刻，所有的图像数据都会被收集。
线扫相机需要物体或者相机运动，最后的图像大小一方面取决于相机的分辨率，另一方面取决于主机拼接的线数。
有两种搭建线扫相机的方式：·相机静止，物体运动·相机运动，物体静止相机和物体同时移动，在大多数场合下没有意义。
线扫相机一次只取图像的一行，随着被检测物体运动，一行接一行地采集，因此用线扫相机采集的一个2D图像的每一行都是在不同时间点采集的。
这与面阵相机来或者人眼采集图像在机器视觉软件理解的意义上来说，是不一样的。
(2)线扫镜头从上到下文件扫描仪对比，线扫相机需要镜头，这与面阵相机是完全相同的。
但是作为线扫相机，提供很高的分辨率（最高16K/线），相机需要拥有高质量镜头与合适的MTF。
(3)线扫光源与面阵相机最大的不同就是光源的搭建，为了获取相同的行（物体运动很快），你必须要照亮一条线，但由于速度很快（一般在us级别），因此线扫相机经常需要很高亮度的光照（高达1000000lux）。
机器视觉介绍
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3.3 光圈
光圈：镜头中可以改变中间孔大小的机械装置。 图像的成像照度与光圈的直径D的平方成正比，于镜 头的焦距成反比，D/f被称为镜头的相对通光孔径，他的 倒数f/D就被成为光圈数，也叫F数，如果镜头的相对孔径 是1:2，那么他的光圈就是； 相对孔径越小，则光圈数越大，在单位时间内的通光 量也越大。
性能 寿命（kh）
响应速度 亮度 特性
白炽灯
氙灯
LED光源
5-7
约1-3
60-100
慢
慢
快
较亮
亮
可调
发热严重、寿命短 、易老化、能 量转换率低
价格便宜、照明面 积大、光谱分 布不均匀、寿 命短
寿命长、相应速 度快、几乎无 老化、功耗小 、发热小
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4.1 照明方式
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4.2 照明方式
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4.3 照明方式
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1.5 工业相机-像素时钟/最大行频/最大帧率
➢ 像素时钟：CCD中像素输出的节拍； ➢ 最大行频：线阵相机每秒钟能够输出的最大行数； ➢ 最大帧率：面阵相机每秒钟能够采集并输出的最大帧数；
像素时钟越高最大行频或者帧率越高，但是噪声也会加大， 影响低照度环境下的性能
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2 如何选择合适的工业相机
机器视觉介绍
引言 机器视觉介绍
机器视觉
处理速度快 检测精度高 非接触测量
自动化设备 汽车工业 消费品 电子产品 食品饮料/包装 医药行业
……
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1 工业相机-概述
工业相机 用于获取图像
传感器选择
CCD CMOS
传感器结构
面阵相机 线阵相机
输出信号
数字相机 模拟相机
图像
机器视觉系统之相机篇PPT课件
IEEE1394总线特征
Ø 1394总线的“心跳”周期是125 µs (8 kHz)； Ø 包长：1394总线每125 µs 发送的同步数据包
尺寸。
IEEE1394总线特征
IEEE1394传输距离
➢ 1394a，单根4.5m(S400)，加中继可达70m。高 质量的线缆可达17.5m(S400)(AVT)，如果调整到 S100或S200，则传输距离可达25m，甚至更长；
CCD Sensor—全帧转移
➢ 优点：填充因子(fill factor)可以达到非常高， 甚至达到100%。这样 Sensor灵敏度非常大。
➢ 缺点：由于传输和读出 使用的时钟相同，因此 Sensor上面的部分曝光 时间比下面的长，这会 造成Smear现象。为了解 决这个问题，必须使用
机械快门或闪光灯。
Output (Amplifier)
电子快门和微透镜
➢Overflow Drain主 要用来消除CCD Sensor的Blooming现 象，它也被用来实现 电子快门
➢通过Micro Lenses 可以将传感器的填充 因子提高。
CMOS Se行扫描
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USB总线传输方式
➢ 等时(isochronous)传输方式。提供了确定的带宽和间隔时 间，在传送数据发生错误时，USB并不处理这些错误，而是 继续传送新的数据；
➢ 中断(interrupt)传输方式。传输数据量小，以达到实时效 果；
➢ 控制(control)传输方式。双向传输，数据量也比较小； ➢ 批(bulk)传输方式。该方式用来传输要求正确无误的数据；
➢ 1394b,单根10m(S800)；转网络传输，用Cat5线 可达到100m(S100)，使用Cat6线，在S400情况下可 达60m；转光纤传输，可达500m(S400/S800)；直接 光纤传输100m(S800)(AVT Pike和Stingray系列)
机器视觉系统如何选择工业相机与工业镜头的匹配
相机与镜头接口匹配参照表：
相机接口 C C C C CS CS CS CS 5mm 5mm 5mm 5mm 加装 转接环 镜头 接口 C CS C CS C CS C CS +5mm +5mm +5mm +10mm -5mm 有效效应 聚焦 正常 变近视 变近视 变更加近视 变远视 正常 正常 变近视 视角 正常 变变大 变大 变更大 变小 正常 正常 变大 曝光 正常 变暗 变暗 变更暗 变亮 正常 正常 变暗
机器视觉选型相机规则
机器视觉选型相机规则机器视觉是一种模拟人眼进行图像识别和处理的技术，广泛应用于工业自动化、无人驾驶、安防监控等领域。
而相机作为机器视觉的重要组成部分，其选型规则对于机器视觉系统的性能和稳定性具有关键影响。
本文将从分辨率、帧率、感光元件、镜头、接口等方面介绍相机选型的规则。
一、分辨率相机的分辨率是指图像的像素数量，通常用横向像素数和纵向像素数表示。
分辨率越高，图像细节越丰富，但也会增加图像处理的计算量。
在选择相机分辨率时，需根据实际应用场景和需求来确定，避免过高或过低的分辨率。
二、帧率帧率是指相机每秒传输的图像帧数，常用单位为fps（Frames Per Second）。
帧率越高，图像的连续性越好，适用于高速运动物体的检测和追踪。
但高帧率相机通常价格昂贵，且会增加数据处理的复杂度。
三、感光元件感光元件是相机的核心部件，决定了图像的质量和灵敏度。
常见的感光元件有CCD和CMOS两种。
CCD感光元件具有较高的图像质量和低噪声特性，适用于对图像质量要求较高的应用场景；而CMOS感光元件则具有低功耗、高速度、集成度高等优势，适用于对帧率要求较高的应用场景。
四、镜头镜头是相机的光学系统，直接影响图像的清晰度和视场范围。
选择镜头时，需考虑焦距、光圈、视场角等参数。
焦距决定了镜头的放大倍数，光圈决定了镜头的透光能力，视场角决定了镜头的拍摄范围。
根据实际需求，选择合适的镜头参数，以获得清晰、准确的图像。
五、接口相机与其他设备的连接通常通过接口完成，常见的接口有USB、GigE、Camera Link等。
USB接口简单易用，适用于小型相机和低带宽应用；GigE接口具有较高的传输速度和稳定性，适用于大带宽应用；Camera Link接口则适用于对图像传输速度和稳定性要求较高的应用。
总结起来，机器视觉选型相机的规则包括分辨率、帧率、感光元件、镜头和接口。
在选型时，需根据实际应用需求和预算来确定各项参数。
同时，还需要考虑相机的稳定性、可靠性和兼容性等因素，以确保机器视觉系统的正常运行和性能表现。
3d相机机器视觉检测原理
3d相机机器视觉检测原理
3D相机是一种可以获得物体三维空间信息的设备，可以通过对物体进行三维扫描和建模来实现机器视觉检测。
其原理基于三角测量法，即通过对物体的多个点进行测量，然后利用三角函数计算出物体的三
维空间位置。
具体流程如下：
1. 3D相机采用红外光或激光器发出光束，照射到物体表面，形
成一个由许多互相平行的光线组成的网格。
2. 当光线照射到物体表面时，会被散射或反射，这个过程中3D
相机会测量光线离开源头和到达远处之间的时间差。
由于光速是固定的，3D相机就可以计算出光线穿过的距离。
3. 通过对相机拍摄的图像进行处理，3D相机可以得到每个像素
点对应的三维坐标。
通过将不同视角下生成的三维坐标结合起来，可
以得到物体的完整三维模型。
4. 机器视觉检测工程师可以在三维模型上进行各种操作，比如
计算距离、角度、体积等物理特征，或者对物体的形状、颜色、材质
等进行分析和识别。
这些检测结果可以帮助工程师实现自动化控制、
质检、虚拟现实等多种应用。
视觉相机工作原理
视觉相机是一种通过光学传感器捕捉图像并转换为电子信号的设备。
其工作原理涉及到光学、电子学和图像处理技术。
以下是一般视觉相机的工作原理：
1. 光学系统：视觉相机的前端通常包括透镜或镜头，用于聚焦光线到图像传感器上。
透镜的形状和特性决定了图像的焦距和清晰度。
2. 图像传感器：图像传感器是视觉相机的核心部件。
它位于相机内部，接收透过透镜传入的光线，并将光信号转换为电子信号。
常见的图像传感器包括CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）。
3. 光电转换：光线击中图像传感器的感光单元，激发电子。
在CCD 中，电荷在传感器内传递，而在CMOS中，每个像素都有一个转换器，将光信号转换为电子信号。
4. 信号放大和转换：图像传感器输出的电子信号需要被放大和转换为数字信号，以便进行后续的处理和存储。
这一过程通常由模数转换器（ADC）完成。
5. 数字信号处理：数字信号被传送到图像处理器，其中进行各种图像处理操作，如增强、滤波、压缩等，以提高图像质量或满足特定的应用需求。
6. 数据输出：处理后的图像数据最终被输出到相机的输出接口，通常是数字接口（如USB、HDMI）或模拟接口。
总体而言，视觉相机的工作原理涉及将光学信号转换为电子信号，然后经过信号处理和数字化，最终输出图像数据。
这些步骤的效果决定了相机的分辨率、感光性能和图像质量。
在不同应用中，视觉相机可以根据需求进行不同的优化和定制。
机器视觉检测的基础知识【大全】
机器视觉检测的基础知识【大全】————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:机器视觉检测的基础知识~相机内容来源网络,由“深圳机械展（11万㎡，11０0多家展商,超10万观众）”收集整理!更多ｃnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展．相机都有哪些种类?我们常说的CCＤ就是相机么?除了2D平面相机,是否还有其他种类的相机,原理又是什么?下面这篇文章给您一一道来。
一，相机就是CCD么？通常，我们把所有相机都叫作CＣＤ,ＣCＤ已经成了相机的代名词。
正在使用被叫做CCD 的很可能就是ＣMOS。
其实CCＤ和CMOS都称为感光元件，都是将光学图像转换为电子信号的半导体元件。
他们在检测光时都采用光电二极管,但是在信号的读取和制造方法上存在不同。
两者的区别如下:二，像素。
所谓像素,是指图像的最小构成单位。
电脑中的图像，是通过像素(或者称为PＩＸＥL)这一规则排列的点的集合进行表现的。
每一个点都拥有色调和阶调等色彩信息,由此就可以描绘出彩色的图像。
▼例如:液晶显示器上会显示「分辨率:１280×1024」等。
这表示横向的像素数为１280,纵向的像素数为１０2４。
这样的显示器的像素总数即为1２8０×10２4=１，3１０,72０。
由于像素数越多，则越可以表现出图像的细节，因此也可以说「清晰度更高」。
三,像素直径。
所谓像素直径,是指每个ＣCＤ元件的大小，通常使用μｍ作为单位。
严谨的说，这个大小中包含了受光元件与信号传送通路。
（=像素间距,即某个像素的中心到邻近一个像素的中心的距离。
）。
也就是说,像素直径与像素间距的值是一样的。
如果像素直径较小，则图像将通过较小的像素进行描绘,因此可以获得更加精细的图像。
机器视觉相机选型
智能交通
机器视觉相机在智能交通领域 的应用也在不断拓展，如交通 流量监测、车牌识别等。
医疗影像
机器视觉相机在医疗影像领域 的应用也在逐步发展，如医学 影像诊断、手术导航等。
市场前景预测
01 应用领域扩展
随着技术的发展，机器视觉相 机的应用领域将不断扩展，如
自动驾驶、医疗诊断等。
Cognex In-Sight系列
Cognex In-Sight系列相机以其强大的功能和稳定性，在 工业自动化领域得到了广泛应用。
FLIR Blackfly系列
FLIR Blackfly系列相机以其出色的热成像性能，在温度 检测和监控领域具有广泛的应用。
选型建议与案例
品牌推荐
根据实际需求和预算，推荐合适的机器视觉相机品牌，如Basler、 Cognex、Keyence等。
量子效率与光 谱响应
量子效率
量子效率是衡量相机对光的敏感程度的指标，高 量子效率的相机在低光照条件下也能拍摄出清晰 的图像。
光谱响应
光谱响应是指相机对不同波长的光的敏感程度， 良好的光谱响应可以确保相机在不同光照条件下 都能拍摄出真实的色彩。
数据接口标准
01
USB接口
USB接口是目前最常用的数据接口，具有
串行接口
串行接口是一种常用的触发和控制接 口，可以连接各种串行设备，如PLC、 单片机等，实现相机的触发和控制。
USB接口
USB接口是一种常用的触发和控制接 口，可以连接各种USB设备，如PC、 笔记本等，实现相机的触发和控制。
软件与硬件兼容性
硬件接口
确保相机的硬件接口（如USB、以太 网、串口等）与计算机和其他设备兼 容，以便顺利连接和传输数据。
03 像素大小 像素大小是指每个像素的物理尺寸，它决定了相 机的感光能力，像素大小越大，相机的感光能力 越强。
机器视觉的五大典型架构和应用案例
机器视觉的五大典型架构和应用案例如今，随着工业4.0的到来，机器视觉技术在工业自动化中逐渐起着十分重要的地位，机器视觉技术的不断创新，推动了工业自动化、智慧安防以及人工智能等行业的进步，机器视觉技术的发展为这项技术所能应用的领域也带来了更多发展潜力与机会。
大家都说人类感知外界信息的80%是通过眼睛获得的，图像包含的信息量是最巨大的。
那么机器视觉技术的出现，就是为机器设备安上了感知外界的眼睛，使机器具有像人一样的视觉功能，从而实现各种检测、判断、识别、测量等功能。
今天，咱们就来感受一下机器视觉技术的魅力。
机器视觉的五大典型架构1.照明还记得当初在参加一场有关机器视觉技术会议的时候，一位技术大牛特意强调了机器视觉中关于照明的重要性。
据了解，照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。
光源可分为可见光和不可见光。
常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。
可见光的缺点是光能不能保持稳定，如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实践过程中急需要解决的问题。
另一方面，环境光有可能影响图像的质量，所以可采用加防护屏的方法来减少环境光的影响。
照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。
其中，背向照明是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像。
前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧，这种方式便于安装。
结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息。
频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上，摄像机拍摄要求与光源同步。
2.镜头镜头相当于人类眼球的存在，它在机器视觉系统中主要负责光束调制，并完成信号传递。
据了解，目前为止市面上大多数的镜头都能够满足机器视觉应用的需求，但是更专业的机器视觉系统可能需要定制的镜头和涂层。
幸运的是，许多具有内部生产能力的镜头制造商，已经准备好定制镜头来满足这些应用需求。
当然，这些定制镜头会比较昂贵，因此它们通常仅用于那些对成本不敏感的特定成像系统中（例如军事应用），或是大批量消费产品的生产线中。
视觉检测基础知识
视觉检测的基础知识内容概略：一、光源二、镜头三、相机四、分辨率、精度、公差间的关系视觉检测的基础知识（一）光源觉检测硬件构成的基本部分和光源相关的最重要的两个参数就是光源颜色和光源形状。
2016-7A p o l工业机器视觉系统的前沿应用视一、什么是颜色？颜色是通过眼、脑和我们的生活经验所产生的一种对光的视觉效应，我们肉眼所见到的光线，是由波长范围很窄的电磁波产生的，不同波长的电磁波表现为不同的颜色，对色彩的辨认是肉眼受到电磁波辐射能刺激后所引起的一种视觉神经的感觉。
颜色具有三个特性，即色相，饱和度和明亮度。
▼简单讲就是光线照到物体，反射到眼中的部分被大脑感知，引起的一种感觉。
通过色相Hue，，饱和度Saturation和明亮度Value来表示，即我们常说的HSV。
当然，颜色有不止一种表示方法，RGB三原色也是另外一种表示方法。
但是对人类最直观感受的方式是HSV。
二，什么是HSV？色相Hue▼如果将色彩分类，可分为含有颜色的有彩色与不含颜色的无彩色（黑、白、灰）两种。
在有彩色中，红、蓝、黄等颜色的种类即称为“色相（Hue）”。
▼作为主要色相有红、黄、绿、蓝、紫。
以这些色相为中心，按照颜色的光谱将颜色排列成环状的图形我们称之为“色相环”。
使用此色相环我们即可求得中间色与补色。
饱和度Saturation▼饱和度（Saturation）是指颜色的鲜艳度，表示色相的强弱。
颜色较深鲜艳的色彩表示“饱和度较高”，相反颜色较浅发暗的色彩表示“饱和度较低”。
饱和度最高的颜色称为“纯色”，饱和度最低的颜色（完全没有鲜艳度可言的颜色）即为无彩色。
明亮度Value▼明亮度（Value）表示颜色的明暗程度。
无论有彩色还是无彩色都具有明亮度。
明亮的颜色表示“明亮度较高”，相反暗的颜色表示“明亮度较低”。
无论有彩色还是无彩色，明亮度最高的颜色即为白色，明亮度最低的颜色即为黑色。
也就是说，有彩色的明亮度可用与该亮度对应的无彩色的程度进行表示。
工业相机技术答疑(机器视觉入门之摄像头篇)
深圳市科视创科技有限公司
Shenzhen Costrong Technology Co.,Ltd
工业相机的问与答
品质的 CMOS 成像芯片，包括：Micron、 CMOSIS、Cypress 等。 3. 速度 CCD 采用逐个光敏输出，只能按照规定的程序输出，速度较慢。CMOS 有多个电荷-电压转换器和行列开关
帧图像进行处理一次，因此可以达到很高的帧率。 3.线阵相机可以不间断的连续采集和处理； 线阵相机可以对直线运动的物体（直线导轨，滚筒上的纸张，织物，印刷品，传送带上的物体等）进行连
续采集。 4.线阵相机有更简单合理的构造。 与面阵相机相比，线阵相机不会浪费分辨率采集到无用数据。
问：什么是智能工业相机？
问： 工业相机都有哪些接口？ 11
答： 接口是指相机与镜头之间的借口，常用的镜头的借口有 C 口，CS 口，F 口。 问： 工业相机是怎么分类的？
答： 1. 按照芯片结构分类：CCD 相机 & CMOS 相机
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2. 按照传感器结构分： 面阵相机 & 线阵相机
3. 按照输出模式分类：模拟相机 & 数字相机
拍摄 2-3 幅图像。
4.工业相机输出的是裸数据，它的光谱范围也往往比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，普遍应用
于机器视觉系统中。而普通相机拍摄的图片，它的光谱范围只适合人眼视觉，并且经过了 MPEG 压缩，图像质量
也较差
问： 如何选择线阵相机？
答： 1.计算分辨率；幅宽除以最小检测精度得出每行需要的像素。
介于 0 和 25 之间的数字代表一定的亮度指标。10bit 数据就有 1024 个灰阶而 12bit 有 4096 个灰阶。每一个应用我 们都要仔细考虑是否需要非常细腻的灰度等级。从 8bit 上升到 10bit 或者 12bit 的确可以增强测量的精度，但是也 同时降低了系统的速度，并且提高了系统集成的难度（线缆增加，尺寸变大），因此我们也要慎重选择。
视觉工业相机与智能相机的区别有哪些？
2.图像处理单元：图像处理单元类似于图像采集、处理卡。它可对图像采集单元的图像数据进行实时的存储，并在图像处理软件的支持下进行图像处理。
3、图像处理软件：图像处理软件主要在图像处理单元硬件环境的支持下，完成图像处理功能。如几何边缘的提取、Blo都封装成固定的模块，用户可直接应用而无需编程。
视觉工业相机与智能相机的区别有哪些？
工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成高清工业相机为有序的电信号。选择合适的相机也是机器视觉系统设计中的重要环节，相机的不仅是直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等，同时也与整个系统的运行模式直接相关。工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机（摄像机）而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，目前市面上工业相机大多是基于CCD或CMOS芯片的相机。
4、网络通信装置：网络通信装置的智能相机的重要组成部分，主要完成控制信息、图像数据的通信任务。智能相机一般均内置以太网通信装置，并支持多种标准网络和总线协议，从而使多台智能相机构成更大的机器视觉系统。
机器视觉智能相机与工业相机区别，简言之：智能相机是一种高度集成化的微小型机器视觉系统;而工业相机是机器视觉系统的组成部分之一。
智能相机并不是一台简单的相机，而是一种高度集成化的微小型机器视觉系统。它将图像的采集、处理与通信功能集成于单一相机内，从而提供了具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案。同时，由于应用了最新的DSP、FPGA及大容量存储技术，其智能化程度不断提高，可满足多种机器视觉的应用需求。
智能相机一般由图像采集单元、图像处理单元、图像处理软件、网络通信装置等构成，各部分的功能如下:
机器视觉系统中相机的分类
机器视觉系统中相机的分类工业相机作为机器视觉系统中的核心部件，对于机器视觉系统的重要性是不言而喻的。
依据分类的不同，相机又分为许多种。
下面我们来总结一下。
1按芯片技术分类：CCD相机VSCMoS相机芯片主要差异在于将光转换为电信号的方式。
对于CCD传感器，光照耀到像元上，像元产生电荷，电荷通过少量的输出电极传输并转化为电流、缓冲、信号输出。
对于CMC)S传感器，每个像元自己完成电荷到电压的转换，同时产生数字信号。
2按靶面类型分类：面阵相机vs线阵相机相机不仅可以依据传感器技术进行区分，还可以依据传感器架构进行区分。
有两种主要的传感器架构：面扫描和线扫描。
面扫描相机通常用于输出直接在监视器上显示的场合。
线扫描相机用于连续运动物体成像或需要连续的高辨别率成像的场合。
线扫描相机的一个自然的应用是静止画面(WebInSPeCtiOn)中要对连续产品进行成像，比如纺织、纸张、玻璃、钢板等。
同时，线扫描相机同样适用于电子行业的非静止画面检测。
像德国KaPPa相机依据它CCD的规格也会有线阵、面阵之分。
3按输出模式分类：模拟相机vs数字相机依据相机数据输出模式的不同分为模拟相机和数字相机，模拟相机输出模拟信号，数字相机输出数字信号。
模拟相机和数字相机还可以进一步细分，比如德国KaPPa相机按数据接口又包括：USB2.0接口、EE1394a/FireWire.CameraLink接口、千兆以太网接口。
模拟相机分为逐行扫描和隔行扫描两种，隔行扫描相机又包含EIA、NTSC›CeIR、PAL等标准制式。
有关接口技术的具体介绍请参考采集卡及采集技术部分。
4彩色相机vs黑白相机黑白相机直接将光强信号转换成图像灰度值，生成的是灰度图像；彩色相机能获得景物中红、绿、蓝三个重量的光信号，输出彩色图像。
彩色相机能够供应比黑白相机更多的图像信息。
彩色相机的实现方法主要有两种，棱镜分光法和Bayer滤波法。
棱镜分光荣色相机,采用光学透镜将入射光线的R、G、B重量分别，在三片传感器上分别将三种颜色的光信号转换成电信号(如下图所示)，最终对输出的数字信号进行合成，得到彩色图像。
机器视觉基础知识
50% 分束片
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六、软硬件知识--光源篇 常用照明技术
#5：结构光法——最简便的三维测量
激光或线性光 源
固定角度照射
三维深度信息
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六、软硬件知识--光源篇 常用照明技术
#6：影子的利用——最不直接的测量
待测物高度信息
待测物长度信息
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六、软硬件知识--光源篇 常用照明技术
典型系统由以下组成： •待测目标 •光源 •镜头 •相机 •图像采集卡 •图像处理软件 •输入输出板卡 •工业电脑
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三、机器视觉系统基本构成
典型系统由以下组成： •待测目标 •光源 •镜头 •相机 •图像采集卡 •图像处理软件 •输入输出板卡 •工业电脑
“嵌入”
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四、机器视觉系统应用分类
测量 （Measure）
• LED光源
• 其他（激光、紫外光等）
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六、软硬件知识--光源篇 常用照明技术
#1：背光——测量系统的最佳选择
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六、软硬件知识--光源篇 常用照明技术
#2：亮场——最直接的照明
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六、软硬件知识--光源篇 常用照明技术
#3：暗场——适合光滑表面的照明
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六、软硬件知识--光源篇 常用照明技术
象素值 = 0.2 MM
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七、机器视觉系统搭建
获得完美图象的6大要素
#1：高系统精度
• 视野（FOV）
- 让视觉系统“关心”的部分尽可能“充满”视野。通俗来说，FOV越小越“好”。 - 相机分辨率相同视野越小系统精度越高 - 视野相同相机分辨率越高系统精度越高
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—工业数字相机篇机器视觉系统主讲人：张勇中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司工业摄像机分类按输出图像信号格式划分n 模拟摄像机ØPAL （黑白为CCIR ）ØNTSC （黑白为EIA ）n 数字摄像机ØIEEE1394ØUSB2.0ØCamera Link ØGigE工业摄像机分类按像素排列方式划分n 面阵摄像机Ø黑白摄像机ØBayer 彩色相机Ø3CCD 彩色相机（分光棱镜）n 线阵摄像机Ø黑白摄像机Ø3Line 彩色摄像机Ø3CCD 彩色摄像机（分光棱镜）工业摄像机靶面尺寸和分辨率靶面尺寸1’2/3’1/1.8’1/2’1/3’1/4’宽x 高(m m )12.8x 9.68.8x 6.67.18x 5.326.4x 4.84.8x 3.63.6x 2.7V G AS V G A X G A S X G AU X G A分辨率659x 494782x 5821034x 7791392x 10401628x 1236工业摄像机芯片分类按芯片类型划分：•C C D 摄像机•C MO S 摄像机C CD S e n s o r —全帧转移Output (Amplifier)Serial readout registerØ优点：填充因子(f i l lf a c t o r )可以达到非常高，甚至达到100%。
这样S e n s o r 灵敏度非常大。
Ø缺点：由于传输和读出使用的时钟相同，因此S e n s o r 上面的部分曝光时间比下面的长，这会造成S m e a r 现象。
为了解决这个问题，必须使用机械快门或闪光灯。
C CD S e n s o r —帧传输Ø优点：在曝光时间较长的情况下，S m e a r 现象比F u l l F r a m e A r r a y S e n s o r 小很多Ø缺点：由于需要两个S e n s o r ，因此成本非常高Light sensitive CCD-sensorShielded memory areaReadout register...............................C CD S e n s o r —行转移Ø转移时间约为1u s ，因此完全不存在S m e a r 现象。
Ø优点：由于转移时间非常短，因此不需要使用机械快门或闪光灯Ø缺点：由于屏蔽区占用了S e n s o r 的部分面积，因此使得此种传感器填充因子只能在20%~70%Ø添加微镜头可以增加填充因子Horizontal shift registersvertical shift registerShielded(Photo diodes)Sensor elements Output (Amplifier)电子快门和微透镜ØO v e r f l o w D r a i n 主要用来消除C C D S e n s o r 的B l o o m i n g 现象，它也被用来实现电子快门Ø通过M i c r o L e n s e s 可以将传感器的填充因子提高。
C MO S S e n s o rC CD v s C MO SC CD C M O S优1.图像质量高2.灵敏度高3.对比度高1.体积小2.片上数字化3.很多片上处理功能4.低功耗5.没有B l o o m i n g 现象6.直接访问单个像素7.高动态范围（120d B ）8.帧率可以更高劣1.B l o o m i n g2.不能直接访问每个像素3.没有片上处理功能1.一致性较差2.光灵敏度差3.噪声大隔行扫描和逐行扫描隔行扫描逐行扫描行曝光和帧曝光行曝光帧曝光彩色摄像机－B a y e r彩色相机彩色摄像机－3L i n e s相机彩色摄像机－3C C D相机工业数字摄像机主要接口类型ØU s b2.0ØI E E E1394ØC a m e r a L i n kØG i g EU S B接口标准发布日期传输速率应用U s b1.01996年1.5M b p s N OU s b1.11998年12M b p s U s b鼠标、键盘、家用扫描仪、一些网络摄像机等U s b2.0H i g h-s p e e d2000年480M b p s80％的带宽用于图像传输，约38M BU s b3.0S u p e r-p e e d2008.084.8G b p s N OU S B接口特点ØU S B2.0带宽：480M b i t/s Ø支持热插拔Ø使用便捷Ø相机可通过U S B线缆供电U S B总线传输方式Ø等时(i s o c h r o n o u s)传输方式。
提供了确定的带宽和间隔时间，在传送数据发生错误时，U S B并不处理这些错误，而是继续传送新的数据；Ø中断(i n t e r r u p t)传输方式。
传输数据量小，以达到实时效果；Ø控制(c o n t r o l)传输方式。
双向传输，数据量也比较小；Ø批(b u l k)传输方式。
该方式用来传输要求正确无误的数据；在这4种数据传输方式中，除等时传输方式外，其他3种方式在数据传输发生错误时，都会试图重新发送数据以保证其准确性。
U S B传输距离U S B2.0，单根5m，加中继可达30mU S B接口的局限性Ø没有标准协议Ø主从(M a s t e r-s a l v e)结构，C P U占用率高Ø带宽没有保证U S B线I E E E1394－F i r e Wi r e接口标准发布日期传输速率特点及应用1394a I E E E1394-1995I E E E1394-2000400M b p s主要应用于视频传输领域；传输距离4.5m，单根线缆最长可达到17.5m，加中继可达70m，光纤传输则可达100m有标准D C A M协议,C P U占用低1394b I E E E1394-2002800M b p s1394c I E E E1394-2006I E E E1394-2008800M b p s 3.2G b p sØ带宽：400 Mbit/s（1394a），800 Mbit/s（1394b）Ø支持热插拔Ø点对点的通讯方式Ø支持DMA，不占CPUØ有保证的带宽，确保万无一失的数据传输Ø可通过1394总线供电I E E E1394特点I E E E1394总线特征Ø1394总线的“心跳”周期是125 µs (8 kHz)；Ø包长：1394总线每125 µs 发送的同步数据包尺寸。
I E E E1394总线特征I E E E1394总线特征I E E E1394传输距离Ø1394a，单根4.5m(S400)，加中继可达70m。
高质量的线缆可达17.5m(S400)(A V T)，如果调整到S100或S200，则传输距离可达25m，甚至更长；Ø1394b,单根10m(S800)；转网络传输，用C a t5线可达到100m(S100)，使用C a t6线，在S400情况下可达60m；转光纤传输，可达500m(S400/S800)；直接光纤传输100m(S800)(A V T P i k e和S t i n g r a y系列)D C A M/I I D C规范规范定义了未经压缩的视频数据在1394总线中的传输方式。
Ø在摄像机寄存器层定义了大量的地址。
Ø定义了多种固定的视频格式和外部信号的动作。
Ø允许摄像机生产商自行定义摄像机的“高级特性”1394线缆CameraLinkØ是由A I A协会推出的数字图像信号通讯接口协议，是一种串行通讯协议；Ø采用L V D S接口标准，该标准速度快、抗干扰能力强、功耗低；Ø是在N S M（N a t i o n a l S e m i c o n d u c t o r美国国家半导体制造商）的接口协议C h a n n e l L i n k基础上发展而来的；Ø协议使用M D R-26针连接器。
Channel LinkØC a m e r a l i n k使用28位C h a n n e l L i n k芯片；Ø4个数据流、1个时钟信号，通过5组L V D S线对传输；Ø传输24位图像数据和４位同步视频信号，包括：F r a m e V a l i d、L i n e V a l i d、D a t aV a l i d、S p a r e。
Channel LinkCameraLink架构ØBase ConfigurationØMedium Configuration ØFull Configuration Base ConfigurationØ数据量2.04G b i t/s(255M B/s)ØC h a n n e l L i n k芯片数:1；线缆数量：1Ø5个L V D S线对传输串行视频数据（24b i t s数据及４位视频同步信号，分别是：F V A L(帧有效)、L V A L（行有效）、D V A L（数据有效）、S p a r e（保留））一组同步信号Ø传送4个L V D S线对控制信号（c c1～c c4）Ø2个L V D S线对串口信号与相机通讯CameraLink架构CameraLink 架构Medium ConfigurationØ数据量4.08 G b i t /s (510 M B /s )ØC h a n n e l L i n k 芯片数：2 ；线缆数量：2Ø在B a s e 的基础上提供了额外的24b i t s 数据通道，用于传递图像数据，达到48b i t sCameraLink 架构Full ConfigurationØ数据量5.44G b i t /s (680 M B /s )ØC h a n n e l L i n k 芯片数：3 ；线缆数量：2Ø在M e d i u m 基础上提供额外的16b i t 数据带宽，达到64b i t sCameraLink 架构CameraLink 线缆连接简单Ø线缆紧凑简单（用5个线对可传28b i t s 数据）高带宽ØBase:250MB/s;Medium:510MB/s;Full:680MB/sCameraLink 优点GigE VisionØ由A I A （A u t o m a t e d I m a g i n g A s s o c i a t i o n ）创建并推广Ø适于工业成像应用，通过网络传输无压缩视频信号Ø第一个使用价格低廉线缆长距离传输图像的标准Ø即使是不同厂家的硬件和软件，只要符合G i g E V i s i o n 标准，也可以实现无缝的千兆网连接GigE Vision 的特点Ø高带宽（1000Mbps)，有效带宽100MB/s Ø单根网线传输100米的距离Ø标准的Gigabit Ethernet 硬件允许单个/多个相机连接到一台/多台电脑Ø价格低廉的线缆（CAT5e 或者CAT6e ）和标准的连接器，可以很容易进行集成，而且集成费用很低Ø具备较高的可升级性，可适应网络带宽的增长。