机器视觉技术及应用课件 第4章 工业相机的认知与选择.pptx

机器视觉技术及应用

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机器视觉技术及应用绪论第1章机器视觉系统认知第2章光源系统认知与选择第5章VisionPro软件安装及基本操作第6章VisionPro工具的运用第7章快速生成向导第8章机器视觉技术典型应用第3章工业镜头认知与选择目录第4章工业相机认知与选择

第4章工业相机认知与选择学习内容：（1）工业相机成像原理（2）工业相机图像传感器（3）CMOS与CCD区别（4）机器视觉的发展趋势线阵相机及面阵相机（5）工业相机相关的基本参数（6）相机的选型

4.1工业相机成像原理第4章工业相机认知与选择1.孔成像原理用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间，屏幕上就会形成物的倒像，这样的现象称小孔成像。前后移动中间的板，像的大小也会随之发生变化。这种现象反映了光是沿直线传播的。

2.照相机的工作原理照相机的成像原理即来源于小孔成像，镜头是智能化的小孔，通过复杂的镜头组件实现不同的成像距离(即俗称的各个焦段)。第4章工业相机认知与选择

4.2工业相机图像传感器1.CCD通常称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号，CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)，一块CCO上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号，CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电行转给它相邻的电容。第4章工业相机认知与选择

CCD图像传感器具有如下特点：(1)体积小重量轻。(2)功耗小，工作电压低;抗冲击与震动，性能稳定，寿命长。(3)灵敏度高，噪声低，动态范围大。(4)响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像。(5)应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。第4章工业相机认知与选择

2.CMOSCMOS指互补金属氧化物半导体，是电压控制的一种放大器件，是组成CMOS数字集成电路的基本单元。在数字影像领域，CMOS作为一种低成本的感光元件技术被发展出来，市面上常见的数码产品，其感光元件主要就是CCD或者CMOS，尤其是低端摄像头产品，而通常高端摄像头都是CCD感光元件。第4章工业相机认知与选择

CMOS制造工艺被应用于制作数码影像器材的感光元件，是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能，再造过芯片上的模一数转换器(ADC)将获得的影像讯号转变为数字信号输出。CMOS图像传感器具有如下特点：(1)成像过程中产生的噪声高(2)集成性高(3)读出速度快，地址选通开关可随机采样，获得更高的速度第4章工业相机认知与选择

4.3CMOS与CCD区别1.信息读取方式CCD电荷耦合器存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂。CMOS光电传感器经光电转换后直接产生电流(或电压)信号，信号读取十分简单。2.速度CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息，速度较慢;而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器快很多。第4章工业相机认知与选择

3.电源及耗电量CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大;CMOS光电传感器只需使用一个电源，耗电量非常小，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。4.成像质量CCD成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高，各光电传感元件、电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较严重，噪声对图像质量影响很大。第4章工业相机认知与选择

5.内部结构(传感器本身的结构)CCD的成像点为X-Y纵横矩阵排列，每个成像点由一个光电二极管和其控制的一个邻近电荷存储区组成。光电二极管将光线(光量子)转换为电荷(电子)，聚集的电子数量与光线的强度成正比。在读取这些电荷时，各行数据被移动到垂直电荷传输方向的缓存器中。每行的电荷信息被连续读出，再通过电荷/电压转换器和放大器传感。这种构造产生的图像具有低噪音、高性能的特点。但是生产CCD需采用时钟信号、偏压技术，因此整个构造复杂，增大了耗电量，也增加了成本。第4