图像处理与机器视觉 第10章 视觉系统成像模型.ppt

例如，假定传感器分辨率为720×576，图像传输率为25帧／秒。如果用CCD相机进行隔行输出，则有720×288分辨率和50帧／秒的传输速度；而如果用CMOS相机，则理论上可以选择低于720×576的任何分辨率来提高速度，如选取中心360×288区域的子图传输，则有100帧／秒的速度。但标准CCD技术对紫外光(UV)以及热红外(ThermalIR)、远红外光(FarIR)是不适用的。这些频段内的应用需要特殊的相机或者完全不同的成像技术来实现。CCD和CMOS其实无法区分颜色，这是因为CCD和MOS芯片虽然能按比例将光强度转换为电子，但光的波长，也就是光线的颜色，却在这一过程中未被转换为任何形式的电信号单CCD彩色相机使得相机的价格大大降低，随着微电子技术的突飞猛进，目前大部分彩色相机都采用了这种结构。因此，在进行纹理等细节较多的图像处理时，应尽可能避免使用单CCD的彩色相机。另外，在进行测量应用开发时，也应尽可能避免使用单CCD的彩色相机，避免插值算法对测量结果进行干扰。除了图像分辨率外，系统分辨率和像素分辨率也是机器视觉系统设计时较常见的参数。它们通常与客户对机器视觉系统的需求关系最为密切,是选择相机和镜头的重要依据。系统分辨率举例：诸如“要求系统能检测0.1mm的目标”要求系统测量精度达到0.01mm”之类的要求一般都和系统分辨率相关。像素分辨率：如果将整个图像看作周期为最小特征大小的周期信号，则根据奈奎斯特采样定律，必须对信号每个周期采样2个点以上，才能完整恢复该信号。公式说明，Rmin为最小像素分辨率，Lmax为检测目标的最大长度，lmin为检测目标的最小特征长度(视觉系统的分辨率)，pmin为表示最小特征的像素数。如前所述，在无特别要求时，pmin=2，如果客户要求使用多于2像素来表示最小特征，则最小分辨率将适当增加。S:机器视觉系统图像传感器尺寸(传感器平面某个方向上的长度)透镜的放大率M=S/f=v/u，u为物距，v为像距实际中传感器尺寸S可以通过查询相机的技术规范获知，焦距f、工作距离WD直接由所选择的镜头决定。在已知这些参数时，可以很容易地计算出视场FOV。相机的像素分辨率由其有效像素区域(即传感器尺寸)决定，通常用横向和纵向有效像素数来表示(如768×576)。为机器视觉系统所选择的相机像素分辨率，必须大于或等于按照项目需求(包括对最小特征尺寸lmin和用于表示最小特征的像素数pmin的要求)计算出的最小像素分辨率Rmin。在实际工程实践当中，将获取上述各种信息的过程称为对立体视觉系统的校准（StereoCalibration）过程。********现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。现在，让我们尝试推导控制对象投影到图像平面上的方程。而这些因素(参数)却直接或间接地由硬件选型和安装方式决定。本章从各种成像子系统的硬件工作原理及其技术指标入手，研究机器视觉系统的成像子系统。连续漫反射照明：连续漫反射照明应用于物体表面的反射性或者表面有复杂的角度。连续漫反射照明应用半球形的均匀照明，以减小影子及镜面反射。这种照明方式对于完全组装的电路板照明非常有用。这种光源可以达到170立体角范围的均匀照明。与亮场照明相对应的即为暗场照明，暗场照明中光线将会以小于45度的入射角度照射工件，暗场照明拍摄到的工件的边缘、划痕等变化梯度大的地方将会非常明显，为什么呢？如上图，光源在侧面以较小的入射角射向工件表面(蓝色的线)，相机处于工件的正上方。对于工件平整的区域，光线将会以同样小的出射角被反射出去，而凸起或者凹陷等部位，将会把光线反射到位于工件正上方的相机镜头内。从而实现了对边缘、划痕等的敏感效果。单个凸透镜或凹透镜是进行光束变换的基本单元。两种透镜成像均遵循高斯成像公式，通过把它们结合使用，在校正各种像差和失真后，设计出具有不同结构和技术指标的复合镜头系统。如果从信号处理的角度来看，任何非周期图像信号都可以被看作周期图像(或子图像)的叠加，