机器视觉培训教程第二讲ppt课件.ppt

《机器视觉培训教程第二讲ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器视觉培训教程第二讲ppt课件.ppt（57页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统中国机器视觉行业门户网站中国机器视觉行业门户网站机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程基础入门培训基础入门培训2005年年9月月22日日25日北京日北京北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统梁学军梁学军机器视觉中的图像采集技术机器视觉中的图像采集技术（硬件基础知识）（硬件基础知识）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第

2、二讲第二讲北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程机器视觉培训系列教程基础入门培训基础入门培训篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Who Am I?北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识机机器器视视觉觉培培训训系系列列教教程程篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比

3、赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识q基本概念基本概念q分类分类q成像原理及参数间关系成像原理及参数间关系第一节第一节 工业镜头工业镜头版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头内容提要内容提要篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬

4、件基础知识一、镜头基本概念一、镜头基本概念(1)(1)成象面成象面工作距离（工作距离（WD）景深（景深（DOV）视视野野（FOV）后焦面距离后焦面距离版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（2）版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司

5、北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头q视野视野 (FOV)(FOV)图像采集设备所能够覆盖的范围，它可以是在监视器上可以见到的图像采集设备所能够覆盖的范围，它可以是在监视器上可以见到的范围，也可以使设备所输出的数字图像所能覆盖的最大范围范围，也可以使设备所输出的数字图像所能覆盖的最大范围。q最大最大/最小工作距离最小工作距离（Work Distance）从物镜到被检测物体的距离的范围，小于最小工作距离大于最大工作从物镜到被检测物体的距离的范围，小于最小工作距离大于最大工作距离系统均不能正确成像。距

6、离系统均不能正确成像。q景深景深（Depth Of Field）在某个调焦位置上，景深内的物体都可以清晰成像。在某个调焦位置上，景深内的物体都可以清晰成像。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（3）q畸变畸变 几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图像范围内不几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图像范围内不同位置上的放大率存在的差异。几何畸变主要包括径向畸同位置上的放大率存在的差异。几何畸变主要包括径

7、向畸变和切向畸变。如枕形或桶形失真。变和切向畸变。如枕形或桶形失真。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（4）q镜头接口镜头接口C-MOUNT镜头的标准接口之一，镜头的接口螺纹参数：镜头的标准接口之一，镜头的接口螺纹参数：公称直径：

8、公称直径：1“螺距：螺距：32牙牙CSMount是是CMount的一个变种，区别仅仅在于的一个变种，区别仅仅在于镜头定位面到图像传感器光敏面的距离的不同，镜头定位面到图像传感器光敏面的距离的不同，CMount 是是17。5mm，CSMount是是12。5mm。C/CS能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过1“。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的

9、计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（5）q成像面成像面 可以在镜头的像面上清晰成像的物方平面可以在镜头的像面上清晰成像的物方平面q光圈与光圈与F值值光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用内。表达光圈大小我们是用F值，如值，如f1。4，f2，f2。8 etc。q焦距焦距焦距是像方主面到像方焦点的距离。如焦距是像方主面到像方焦点的距离。如16mm，25mm版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京

10、美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（6）q分辨率分辨率测量系统能够重现的最小的细节的尺寸测量系统能够重现的最小的细节的尺寸常常用每毫米线常常用每毫米线对来表示，也就是根据这个镜头能够分辨一毫米内多少对来表示，也就是根据这个镜头能够分辨一毫米内多少对直线。选择镜头的时候必须注

11、意厂商给出的分辨率的对直线。选择镜头的时候必须注意厂商给出的分辨率的定义方式。定义方式。qlp/mm(line pair per mm)lp/mm是表征分辨率的最简单的指标，但不是最佳指是表征分辨率的最简单的指标，但不是最佳指标，最佳的指标是镜头的调制传递函数标，最佳的指标是镜头的调制传递函数MTF。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉

12、中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（7）q镜头的调制传递函数镜头的调制传递函数MTF版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（8）q镜头的调制传递函数镜头的调制传递

13、函数MTF版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（9）q镜头的调制传递函数镜头的调制传递函数MTFMTF能够同时表征系统重现物方空间的几何和灰度细能够同时表征系统重现物方空间的几何和灰度细节能力，是衡量成像系统性能的最佳方式。节能力，

14、是衡量成像系统性能的最佳方式。对于一个实际的成像系统，细节密集地方的对比度要对于一个实际的成像系统，细节密集地方的对比度要小于细节稀疏位置的对比度小于细节稀疏位置的对比度成像系统中的每个环节都对系统最终的成像系统中的每个环节都对系统最终的MTF产生影像，产生影像，包括滤色片，镜头，图像传感器，后期处理电路等等。包括滤色片，镜头，图像传感器，后期处理电路等等。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，

15、篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（10）q系统的调制传递函数系统的调制传递函数MTF版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类

16、（二、镜头的分类（1）按照按照等效焦距等效焦距分为分为q广角镜头广角镜头 等效焦距小于标准镜头（等效焦距为等效焦距小于标准镜头（等效焦距为50mm）的镜头。特点的镜头。特点是最小工作距离短，景深大，视角大。常常表现为桶形畸变。是最小工作距离短，景深大，视角大。常常表现为桶形畸变。q中焦距镜头中焦距镜头 焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。通常情况下畸变焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。通常情况下畸变校正较好。校正较好。q长焦距镜头长焦距镜头 等效焦距超过等效焦距超过200mm的的镜头。工作距离长，放大比大，畸变镜头。工作距离长，放大比大，畸变常常表现为枕形状畸变。常常表现为枕形状畸变。等

17、效焦距计算方法：等效焦距计算方法：实际焦距实际焦距43mm 镜头成像圆的直径镜头成像圆的直径版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（二、镜头的分类（2）按照按照功能功能分分q变焦距镜头变焦距镜头 镜头的焦距可以调节，镜头的视角，视野可变镜头的焦距可以调节

18、，镜头的视角，视野可变q定焦距镜头定焦距镜头 镜头的焦距不能调节，镜头视角固定。聚焦位置和光圈可以镜头的焦距不能调节，镜头视角固定。聚焦位置和光圈可以调节调节q定光圈镜头定光圈镜头 光圈不能调节，通常情况下聚焦也不能调节。光圈不能调节，通常情况下聚焦也不能调节。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器

19、视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（二、镜头的分类（3）按照按照用途用途分分q微距镜头（或者成为显微镜头）微距镜头（或者成为显微镜头）用于拍摄较小的目标具有很大的放大比用于拍摄较小的目标具有很大的放大比q远心镜头远心镜头 包括物方远心镜头和像方远心镜头以及双边远心镜头。包括物方远心镜头和像方远心镜头以及双边远心镜头。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得

20、分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（二、镜头的分类（4）q关于远心镜头关于远心镜头 远心指的是一种光学的设计模式：系统的出瞳和远心指的是一种光学的设计模式：系统的出瞳和入瞳的位置在无限远处。入瞳的位置在无限远处。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采

21、集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（二、镜头的分类（5）q远心镜头特性远心镜头特性 物方远心镜头可以消除透视畸变，像方远心镜头可以获得更物方远心镜头可以消除透视畸变，像方远心镜头可以获得更好的像面照度的均匀性。好的像面照度的均匀性。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识

22、第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头各个参数间关系（二、镜头各个参数间关系（1）q光圈大通光能力大，光圈小光圈大通光能力大，光圈小通光能力小；通光能力小；q光圈小则景深大，光圈大则光圈小则景深大，光圈大则景深小；景深小；版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基

23、础知识二、镜头各个参数间关系（二、镜头各个参数间关系（2）q光圈大通光能力大，光圈小光圈大通光能力大，光圈小通光能力小通光能力小q光圈小则景深大，光圈大则光圈小则景深大，光圈大则景深小景深小版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统讨论讨论与与答疑答疑版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）

24、机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第一节第一节 工业镜头工业镜头第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识q基本概念基本概念q基本结构基本结构q成像原理成像原理q分类与发展趋势分类与发展趋势第二节第二节 工业相机工业相机版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入

25、门培训）第二节第二节 工业相机工业相机内容提要内容提要篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（1）q传感器的尺寸传感器的尺寸 图像传感器感光区域的面积大小。这个尺寸直接图像传感器感光区域的面积大小。这个尺寸直接决定了整个系统的物理放大率。如：决定了整个系统的物理放大率。如：1/3“、1/2”等。绝大多数模拟相机的传感器的长宽比例是等。绝大多数模拟相机的传感器的长宽比例是4：3(H：V)，数字相

26、机的长宽比例则包括多种：数字相机的长宽比例则包括多种：1：1，16：9，3：2 etc。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（2）q物理放大率物理放大率 传感器感光面积于视野的比值，整个参数基本取决传感器感光面积于视野的

27、比值，整个参数基本取决于镜头于镜头q系统放大率系统放大率 最后显示环节上目标的尺寸于实际目标尺寸的比值。最后显示环节上目标的尺寸于实际目标尺寸的比值。系统放大率取决于物理放大率和显示系统的阐述。系统放大率取决于物理放大率和显示系统的阐述。对于自动测量和检测系统而言，物理放大率具有关对于自动测量和检测系统而言，物理放大率具有关键的意义。系统放大率仅仅对于需要人机交互进行键的意义。系统放大率仅仅对于需要人机交互进行检测的系统有意义检测的系统有意义q像素（像素（Pixel=picture+element）传感器感光面上最小感光单位。传感器感光面上最小感光单位。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司

28、北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（3）q分辨率分辨率(Resolution)模拟制式相机的分辨率取决于传感器上像素的数目以及后期模拟制式相机的分辨率取决于传感器上像素的数目以及后期处理电路的质量，数字相机的传分辨率则直接取决与传感器处理电路的质量，数字相机

29、的传分辨率则直接取决与传感器上像素的数目。上像素的数目。480768640480760574美制美制 RS 170 NormRS 170 Norm欧制欧制 CCIR-NormCCIR-Norm版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的

30、基本概念（4）q像素长宽比像素长宽比 指传感器上像素水平和垂直方向节距的比值，对于正方形指传感器上像素水平和垂直方向节距的比值，对于正方形的象素来说，其比值为的象素来说，其比值为1：1。此参数，对于系统的标定有。此参数，对于系统的标定有直接影响。直接影响。q快门速度（快门速度（Shutter Speed）CCD/CMOS相机多数采用电子快门，通过电信号脉冲的宽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的相机快门速度可以达到1/10000-1/100000秒秒。q帧频帧频率（率

31、（Frame Rate）相机每秒中能够输出图像的帧数，对于模拟制式相机，这相机每秒中能够输出图像的帧数，对于模拟制式相机，这个频率是固定值，对于数字相机，是个可变的值。个频率是固定值，对于数字相机，是个可变的值。q像素速率（像素速率（Pixel Rate）相机每秒中能够输出像素的个数，仅仅对于数字相机有意相机每秒中能够输出像素的个数，仅仅对于数字相机有意义。义。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因

32、此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（5）q卷帘快门（卷帘快门（Rolling Shutter）多数多数CMOS图像传感器上使用的快门，其特征是逐行曝光，图像传感器上使用的快门，其特征是逐行曝光，每一行的曝光时间不一致。每一行的曝光时间不一致。q全局快门（全局快门（Global Shutter）CCD传感器和极少数传感器和极少数CMOS传感器采用的快门，传感器上传感器采用的快门，传感器上所有像素同时刻曝光。所有像素同时刻曝光。版权版权北京美视博文网络信

33、息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（6）q相机扫描方式相机扫描方式隔行扫描（隔行扫描（Interlace）35246版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程

34、（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（7）q相机扫描方式相机扫描方式 逐行扫描（逐行扫描（Progressive scan）35241版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得

35、分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（8）q异步触发异步触发 通常情况下相机是一帧一帧拍摄的，所以进行高速拍摄的时候通常情况下相机是一帧一帧拍摄的，所以进行高速拍摄的时候最高的同步精度不可能超过一帧图像的周期，对于某些支持异最高的同步精度不可能超过一帧图像的周期，对于某些支持异步触发的相机，可以在当前帧扫描尚未完成的情况下，将当前步触发的相机，可以在当前帧扫描尚未完成的情况下，将当前帧抛弃，直接开始新一帧图像的扫描，可以使得告诉拍

36、摄的同帧抛弃，直接开始新一帧图像的扫描，可以使得告诉拍摄的同步精度达到一行的扫描周期。步精度达到一行的扫描周期。q最低照度最低照度 又称灵敏度，衡量相机对光线敏感程度的指标。通常情况下是又称灵敏度，衡量相机对光线敏感程度的指标。通常情况下是指相机获得指相机获得30最大输出值时候所需的照度。单位是最大输出值时候所需的照度。单位是Lux。q局部扫描局部扫描 多数数字相机支持仅仅输出传感器上某一部分像素，这些像素多数数字相机支持仅仅输出传感器上某一部分像素，这些像素位于某个矩形窗口内。通过具备扫描可以获得更高的桢频率位于某个矩形窗口内。通过具备扫描可以获得更高的桢频率。版权版权北京美视博文网络信息技

37、术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（9）q传感器的光谱传感器的光谱下面是一个典型的下面是一个典型的CCDCCD图像传感器对于不同光谱的响应曲线图像传感器对于不同光谱的响应曲线。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司

38、机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（10）q信号格式信号格式模拟图像信号的格式包括：复合视频信号，模拟图像信号的格式包括：复合视频信号，Y/C分离信号，分离信号，RGB分量信号。绝大多数周边设备都能够兼容这些信号格式。通常分量信号。绝大多数周边设备都能够兼容这些信号格式。通常情况下对于彩色

39、视频信号，情况下对于彩色视频信号，Y/C分离传输的方式优于复合视频传分离传输的方式优于复合视频传输的方式，输的方式，RGB分量传输的方式又优于分量传输的方式又优于Y/C分离传输方式。分离传输方式。数字相机的信号传输格式更为复杂，目前普遍应用的包括：数字相机的信号传输格式更为复杂，目前普遍应用的包括：*LVDS *IEEE-1394(Fire Wire)*USB2。0 *CameraLink *Ethernet，包括传输未经压缩影像的千兆协议和传输经过压缩包括传输未经压缩影像的千兆协议和传输经过压缩影像的百兆协议。影像的百兆协议。上述数字相机的传输方式无论是在机械上还是在电气上都是不上述数字相机

40、的传输方式无论是在机械上还是在电气上都是不兼容的。兼容的。版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、工业相机的基本结构二、工业相机的基本结构Digital Image Processing ModuleLens MountIR FilterImage SensorDr

41、ive CircuitTransmitting Controller Video SignalChannel to control the camera 版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识三、工业相机的基本原理三、工业相机的基本原理1图像传感器（图像传感器（Ima

42、ge sensorImage sensor）：是一个由）：是一个由N N行及行及M M列感光单元列感光单元（CCD PixelCCD Pixel）组成的矩阵。）组成的矩阵。CCDCCD的基本工作原理：当光子撞击到硅原子上时，会产生自由的基本工作原理：当光子撞击到硅原子上时，会产生自由电子，再将这些自由电子收集在一起形成信号。电子，再将这些自由电子收集在一起形成信号。感光单元感光单元(CCD Pixcel)工作原理工作原理版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮

43、球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识三、工业相机的基本原理三、工业相机的基本原理2qCCD的电荷存储器：能够存储一定量的电子。将电子释放出的电荷存储器：能够存储一定量的电子。将电子释放出来之后所形成的电流，便可以量化地代表感光面上某点的明来之后所形成的电流，便可以量化地代表感光面上某点的明暗信息。暗信息。qCCD成象的成象的“溢出溢出”（Blooming）问题：当问题：当CCD象素接收到象素接收到过多的光子，存储器中所收集的自由电子就会向

44、周边的象素过多的光子，存储器中所收集的自由电子就会向周边的象素“溢出溢出”。致使整个区域成象变亮。致使整个区域成象变亮。光子光子CCD象素象素自由电子自由电子溢出溢出版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识三、工业相机的基本原理三、工业相机的基本原理3相机拍照时间示意图

45、相机拍照时间示意图电子快门时间可由用户自己设置。但相机传输速率（电子快门时间可由用户自己设置。但相机传输速率（Frame Frame raterate）是相对固定的。因此，传输速率是相机的成像速度的）是相对固定的。因此，传输速率是相机的成像速度的“瓶颈瓶颈”。例：电子快门速度可达。例：电子快门速度可达1/10001/1000秒，但成像却只能达到秒，但成像却只能达到6060帧帧/秒。秒。电子快门时间电子快门时间图像传输时间图像传输时间单帧图像完整拍照时间单帧图像完整拍照时间版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列

46、教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识q按照图像传感器区分按照图像传感器区分CCDCCD相机：使用相机：使用CCDCCD感光芯片为图像传感器的相机感光芯片为图像传感器的相机 CMOSCMOS相机：使用相机：使用CMOSCMOS感光芯片为图像传感器的相机感光芯片为图像传感器的相机 q按照输出图像颜色区分：按照输出图像颜色区分：单色相机：输出图像为单色图像的相机。单色相机：输出图像为单色图像的

47、相机。彩色相机：输出图像为彩色图像的相机。彩色相机：输出图像为彩色图像的相机。四、工业相机分类（四、工业相机分类（1）版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识q按照传感器类型区分按照传感器类型区分面扫描相机面扫描相机传感器上像素传感器上像素呈面状分布的相机，其所成图像为

48、二呈面状分布的相机，其所成图像为二维维“面面”图像。图像。线扫描相机线扫描相机传感器上传感器上呈线状（一行或三行）分布的相机，其所呈线状（一行或三行）分布的相机，其所成图像为一维成图像为一维“线线”图像。图像。四、工业相机分类（四、工业相机分类（2）版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像

49、采集技术硬件基础知识q按输出信号区分按输出信号区分 模拟信号相机模拟信号相机从传感器中传出的信号，被转换成模拟电压信从传感器中传出的信号，被转换成模拟电压信号，即普通视频信号，后再传到图像采集卡中。号，即普通视频信号，后再传到图像采集卡中。数字信号相机数字信号相机信号自传感器中的像素输出后，在相机内部直信号自传感器中的像素输出后，在相机内部直接数字化并输出。接数字化并输出。四、工业相机分类（四、工业相机分类（3）版权版权北京美视博文网络信息技术有限公司北京美视博文网络信息技术有限公司机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）第二节第二节 工业相机工业相机篮球比赛是

50、根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识四、工业相机分类（四、工业相机分类（5）彩色彩色VS黑白黑白 黑白相机的每个像素仅仅采集亮度信号，对于彩色相机，则是借黑白相机的每个像素仅仅采集亮度信号，对于彩色相机，则是借助于一个助于一个Bayer滤色片让每个像素来采集图像特定的色彩分量，滤色片让每个像素来采集图像特定的色彩分量，然后利用后期的电路再重建出真是色彩，所以黑白相机的分辨率然后利用后期的电路再重建出真是色彩，所以黑白相机的分辨率通常比具有同样像素