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机器视觉十大常见问题有哪些(机器视觉十大常见问题及解决方法)

文章作者:邱老师 发布时间:2022-09-15 11:53:39 浏览次数:0

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机器视觉十大常见问题有哪些

机器视觉的十个常见问题

如何选择相机?

对于机器视觉工程师来说,选择相机往往是一个亟待解决的问题。因此,在选择相机时,您应该了解以下几个方面:

一般需要先了解系统精度要求和相机分辨率。可以用公式:X方向系统精度(X方向像素值)=视场(X方向)/CCD芯片像素数(X方向);Y方向系统精度(Y方向像素值)=视场(Y方向)/CCD芯片像素数(Y方向)。

当然,理论像素值要综合考虑系统精度和亚像素法;然后你需要了解系统速度要求和相机成像速度。系统单次运行速度=系统成像(包括传输)速度。虽然理论上可以根据相机的异步触发功能和快门速度计算出系统的成像(包括传输)速度,但更好的方法是用软件实际测试一下。然后你得把摄像头和图像采集卡一起考虑,因为这涉及到两者的匹配:

视频信号匹配。黑白摄像机有两种格式,CCIR和RS170(EIA)。通常情况下,采集卡支持两个摄像头。

分辨率匹配。每个板卡只支持一定分辨率范围内的摄像头;

特殊功能的匹配。如果您使用相机的特殊功能,您必须首先确定您正在使用的卡是否支持该功能。比如你想让多个摄像头同时拍照,这个采集卡必须支持多个通道。如果相机逐行扫描,采集卡必须支持逐行扫描。

接口匹配。确定摄像头和主板之间的接口是否匹配。例如CameraLink、Firewire1394等。最后是价格对比。

什么是子像素?

通用分辨率用于描述CCD芯片上的行数和列数。实际上,CCD芯片是一个采样器件,其较大的采样率是由采样定律决定的,即采样率必须高于奈奎斯特频率的两倍。

采样理论已广泛应用于一维时间信号,但尚未完全应用于CCD芯片的信号采样。亚像素算法可以提高CCD芯片的采样率。理论是把一个像素看成是由子像素组成的子图像。一般来说,我们可以处理1010个子像素的亚分辨率图像。一个典型的例子是确定一点的重心。由于积分特性,原始像素位置误差与其自身输出相同。

假设一幅一维灰度图像,如果灰度值的转折点发生在像素的边缘,就很容易准确地知道轮廓点的位置。但是实际的转折点可能并不在理想的水平上,所以我们无法确切知道芯片上转折点的像素切割位置。另外,更重要的是,模糊灰度允许灰度差,所以我们可以根据灰度来确定亚像素的位置。在任何情况下,只有在图像处理单元的存储器中尽可能精确地描绘CCD芯片中的模拟图像,亚像素算法才能是精确的。什么是12位相机?我需要12位相机吗?

理论上,12位相机的动态范围是8位相机的16倍。一台8位相机最多可以检测256个灰度级。2位相机有4096个灰度级。

由于相机是数码的,所以不需要测量213.5625,或213或214。如果需要检测213到214之间的灰度,8位摄像头就差了。这时候你就需要使用12位摄像头,它可以提供16倍的动态范围,获得和8位摄像头一样的数据量。

CMOS摄像头和CCD摄像头有什么区别?

它们是两种不同工艺和结构的微电子器件。主要区别如下:

I)CCD传感器比CMOS传感器对光更敏感,因为CCD相机往往比CMOS相机具有更大的填充因子。现在采用微透镜技术的CCD可以达到填充率,而CMOS由于周围电路元件的影响,大约在70%左右。

)CCD传感器更适合低对比度,因为CCD传感器可以获得更高的信噪比。

)CMOS传感器可以获得比CCD传感器高得多的图像传输速度,因此更适用于高速场合。

)CMOS传感器由于其电路结构特点,可以获得比CCD传感器更大的输出灵活性。可以随意选择图像输出的子兴趣区,提高图像传输速度。比如传感器的分辨率是12801024像素,图像传输频率是每秒15帧。如果是CCD传感器,由于其串联耦合输出电路特性,在选择感兴趣的子区域时,只能降低线分辨率,如6401024(30帧/秒)。如果是CMOS传感器,可以选择任何低于12801024的分辨率,比如640480(约70帧/秒)。

)CMOS传感器功耗低,更适合于空之间的便携设备和应用。但显然,随着两个摄像头的技术进步,两个摄像头的差别越来越小。因此,传感器的选择主要是基于适用的原则。

是CCD数码设备吗?

虽然CCD像许多数字设备一样使用时钟,但光的获取和输出是模拟形式的。CCD的时钟输入用于将电荷从光敏器件传输到输出放大器。输出信号是模拟信号,必须先转换成数字信号才能被计算机处理。

模拟输出相机和数字输出相机有什么区别?模拟摄像机的视频输出是通过模拟电信号传输视频信号。这种摄像机通常用于闭路电视或与数字视频波形采集卡连接。数码相机内部有一个模数转换器。数据以数字形式传输,可以直接显示在电脑或电视屏幕上。因此,数字输出相机可以避免传输过程中的图像衰减或噪声。

应该选择什么输出接口的相机?

接口类型的选择主要取决于您需要获取的数据类型。如果您的图像直接输出到视频监视器,那么您只需要一台具有模拟输出的摄像机(单色图像需要CCIR或RS-170输出,彩色图像需要PAL或NTSC输出)。如果需要将摄像机获得的图像传输到计算机,可以使用多种输出接口,但必须与采集卡的接口一致:

I)模拟接口仍然适用。图像信号需要图像采集卡完成A/D转换,因为价格较低,所以最常见。

)对于一些没有其他采集卡的控制要求和图像传输可靠性要求的应用,使用USB2.0接口和IEEE1394(FireWire)最为方便。

)CameraLink接口是一种数字输出标准,需要由采集卡携带,用于配合高性能的面扫描相机或线扫描相机。随着这种数字接口的普及和完善,价格也没有想象中那么贵。此外,一些较旧的数字接口仍在被重用,如LVDSRS644。

什么是垂直同步,彩色视频复合信号同步,外部同步,DC锁线,完全同步?

这是不同相机之间的同步方法。整体锁定是在精密应用(如广播演播室)中完全同步两台摄像机的更好方法。它将同步:水平,垂直,偶数/奇数区域,颜色触发频率和相位。垂直同步是同步两台摄像机的最简单方法。通过垂直驱动频率,可以确保视频可以使用旧的切换周期或四个扩展在同一显示器上显示多个图像源。垂直驱动信号通常由重复频率为20/16.7毫秒(50/60 Hz)和脉冲宽度为1-3毫秒的脉冲组成。彩色复合视频信号代表视频和彩色触发信号,这意味着摄像机可以与外部复合彩色视频信号同步。

但是,虽然叫做彩色视频复合信号同步,实际上只进行水平同步和垂直同步,没有彩色触发同步。外部同步非常类似于彩色视频复合信号同步。一台摄像机可以与另一台摄像机的视频信号同步,外部同步摄像机可以利用输入的彩色视频复合信号提取水平和垂直同步信号进行同步。大多数摄像机都有垂直驱动同步或彩色视频复合信号/外部同步的性能,但闭路监控摄像机几乎没有完全锁定的性能,因为它们从来不需要行锁定。DC线锁定是一项古老的技术,它使用DC50/60Hz电力线电流来同步摄像机。由于DC24V电源广泛应用于大多数建筑的火灾报警系统中,所以在北美被广泛使用,因为它非常容易获得。因为旧的切换器和分割系统没有数字存储功能,所以需要同步摄像机以保持稳定的图像。行锁定意味着相机与AC 50/60 Hz同步。色彩通道与无约束水平/垂直信号的时间相关性会导致色彩转换不佳(色阶设计),所以所有使用AC锁线的用户必然会失去良好的色彩转换。

幸运的是,目前的分路器、16通道复合处理器和硬盘录像机都有内部存储器来克服这个问题,它们不再需要同步信号,因此交流线锁定可能在几年内被消除。

什么是电子快门?为什么有的CCD没有电子快门功能?

只要有光,CCD的感光部分就会产生电子。因为像素是要读出的,如果读取时间长,图像会变差。这和用慢速快门拍摄移动物体的原理是一样的。通常,信号产生在读出时间期间停止。然而,关闭照明需要某种形式的机械快门或电子快门。一些电荷耦合器件被设计成一产生信号就将信号传输到电荷耦合器件的某个金属区域。因为光不能穿透金属,信号产生会停止,CCD可以不受干扰地读出。这种快速传输到保护区的方式被称为电子快门,因为时间是由电子控制信号产生的。

硅对光的灵敏度超过1100nm,但为什么CCD探测不到这些波长?

硅对光的敏感度不超过1100纳米。但是,CCD为什么探测不到这些波长,是有些复杂的3360。

电荷耦合器件通过吸收光并将光能转化为电能来工作。这些电子在CCD中传输到输出放大器,在那里产生与像素吸收的光能成比例的一部分电信号。硅吸收的光能取决于波长。

蓝光可以被硅高度吸收,而大部分光实际上被CCD上的多个硅槽吸收。结果,只有一小部分蓝光被CCD的损失区域吸收,在那里像素收集电子。在可见光谱的另一端,只有一小部分红光和近红外光被吸收。所以只有穿过大量硅的光才能被吸收产生电子。这些电子漂移到CCD的损耗区被像素吸收,或者漂移到其他地方,直到能量耗尽。

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