相机篇机器视觉检测的基础知识

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通常,我们把相机都叫作CCD,CCD已经成了相机的代名词。其实很可能正在使用的是CMOS。CCD以及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:

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」。

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。可以通过像素直径和有效像素数,求出CCD元件的受光部的大小。

CCD感光元件的大小,一般分为采用英寸单位表示和采用APS-C大小等规格表示这2种方式。采用英寸表示时,该尺寸并不是拍摄的实际尺寸,而是相当于摄像管的对角长度。

【例】1/2英寸的CCD表示「拥有相当于1/2英寸的摄像管的拍摄范围」。为什么如此计算呢?这是由于当初制造CCD的目的就是用来代替电视机录像机的摄像管的。当时,由于想要继续使用镜头等光学用品的需求比较强烈,由此就诞生了这种奇怪的规格。主要的英寸规格的尺寸如下表所示。

快门速度,表示CCD或CMOS感光元件中蓄积电荷的时间。如果快门速度为1/250,则蓄积光的时间为1/250秒。快门速度越快,则元件的受光量越少,相反如果快门速度越慢,则元件的受光量越多。也可以说,快门速度将起到了调整光量的作用。关于快门速度和受光量(正确来说应该称为蓄积的电荷量),存在以下的关系:

所谓增益,是指将图像信号进行电子增幅的过程。用于图像处理的CCD中,配备了可以通过在暗处拍摄时增幅信号,从而看上去变得明亮的功能。另外,还配有根据拍摄对象的亮度自动进行调整的增益控制功能等。

【例】在1/10000快门速度下拍摄,增加增益前后的对比如下:

前面所有我们提到的像素呈矩阵排列的CCD,即为覆盖视觉检测中99%应用的面阵相机。

而线阵相机在长度方向目前最多有16K像素,但是宽度方向只有一个像素。通过移动来获取图像。

另外,对于布匹装的连续监测的产品,线扫描相机也非常方便。

但是,相比于面阵相机,线扫描相机成本更高,安装架设难度更高。同时,需要配合编码器来配合触发拍照,需要有这方面的Know-how。

最后,线扫描相机需要使用特殊的镜头和光源。

目前市面的3D相机根据成像原理不同,主要分为三种。

主要是通过三角反射原理,激光发生器投出激光束照在物体表面,反射回来的光线被CCD接受,然后建模成3D图像。

激光扫描成像

双目立体视觉是指用两台性能相当、位置固定的CCD摄像机, 获取同一景物的两幅图像,通过两个摄像头所获取的二维图像,来计算出景物的三维信息。在原理上比较类似人类的双目视觉。组建一个完整的双目立体视觉系统一般需要经过摄像机标定,图像匹配,深度计算等步骤。

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0.机器视觉中的图像传感器:CCD与CMOS的比较与应用cid传感器的优缺点本文详细比较了CCD和CMOS图像传感器在技术实现、性能优劣及应用领域的差异,强调了两者在特定场景下的适用性,指出CMOS在成本和能效上的优势以及未来发展趋势。 在机器视觉领域,图像传感器的作用至关重要,它们负责将捕获的光信号转换成电信号,进而被计算机系统分析和处理。目前市场上主要有两种类型的图像传感器:电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8hjgpgj:A;1ctzjeuj1fgzbkux135<52?;78
1.CCD和cmos的区别而CMOS与CCD的优缺点的区别可参下表,CMOS此外尚有系统整合性(SOC)、低消耗功率(CCD操作电压5-15V,消耗功率2-5W;CMOS操作电压3-5V,消耗功率20-50mW)、区域读取、智能型画素、高frame rate等优点。 首先,先来了解CCD与CMOS两者在工作上的特点;CCD影像传感器的特色在于感测信号在传输时能保持不失真的状态、保留jvzquC41yy}/:<=f|0ipo8ff1Nubp869654ivvq
2.《计算机视觉教程》第三版部分课后习题个人参考答案*2.1试列表比较CCD、CMOS 、CID的优点和缺点。 2.2使用一个28mm焦距的镜头拍摄距离10m外、高3m的物体,该物体的成像尺寸为多少?如果换一个焦距为200 mm 的镜头,成像尺寸又为多少? 2.3给出对空间点(-5m,-5 m ,50m)经焦距为50mm的镜头投影成像后的摄像机坐标和图像平面坐标。 jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8Vkcp892:531cxuklqg1fkucrqu13927<;944
3.CCD与CMOS的区别及优缺点CCD与CMOS的优缺点 COMS优点 相对于其他逻辑系列,CMOS逻辑电路具有以下优点: 1、允许的电源电压范围宽,方便电源电路的设计 2、逻辑摆幅大,使电路抗干扰能力强 3、静态功耗低 4、隔离栅结构使CMOS期间的输入电阻极大,从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多。 jvzquC41yy}/ewwgcikov7hqo1tfy|4ctvodnnd6:::/j}rn
4.ccd和cmos的区别和优点在数字摄影和视频领域中,CCD和CMOS是两种常见的图像传感器技术。它们在工作原理、成像质量、功耗、速度等方面存在显著差异。本文将介绍CCD和CMOS的定义、工作原理以及它们在不同应用场景中的优点和区别。 1.CCD 定义:CCD是一种被广泛用于数码相机和摄像机中的图像传感器技术。它通过将光线转换为电荷,并从传感器中读取电荷来 jvzquC41yy}/gnkqewy/exr1g1778;95:0nuou
5.数字图像处理学习笔记.1图像的获取技术半调输出技术本文介绍了图像获取技术中的三种主要传感器类型:CCD、CMOS和CID,包括它们的工作原理和应用领域。CCD常用于可见光、X光和红外成像,CMOS因低功耗和低成本而广泛使用,CID则具有随机访问性。此外,还简单提及了图像的显示与输出方式,如CRT、LCD显示器以及半调输出技术。 jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8Qgkduwk}1ctzjeuj1fgzbkux13463:>637
6.CMOS与CCD摄像头解析本文详细介绍了CMOS与CCD摄像头的区别,包括成像原理、优缺点以及应用场景。探讨了USB摄像头与传统监控摄像头的差异,并解释了视频采集卡的作用。此外,还概述了摄像头接口协议的基本概念。 有人问:CMOS摄像头与USB摄像头有什么区别吗? 有人答:CMOS指的是感光材料,USB指的是连接方式。 其实这个问题应该是“USB接口的摄像头”和 “监控用的jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8xqpiqbk<721cxuklqg1fkucrqu17816A<99
7.传感器技术解析:CCDvsCMOSSensor即传感器,是摄像机的核心部件,作用是将光信号转换成电信号,方便处理和存储。Sensor的类型有两种,CCD和CMOS。 CCD即电荷耦合器( charge-couled device),CMOS即互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor),两种传感器原理上都是光敏元件在光照的条件下产生电荷,电荷转移产生电流,电流经过整流放大、jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8ytacook‚fpi{goi8ftvkimg8igvcomu8=;73894A
8.CMOS和CCD传感器的分类和特点详解全文MEMS/传感技术图像传感器在智能手机、照相机、摄像机中都发挥着十分关键的作用。在CIS、CMOS和CCD三类传感器中,人们经常讨论的是CMOS和CCD图像传感器之间的比较优势,本文将简单介绍两种传感器的分类及特点,并会给出选择两种传感器产品时的一些实用建议。 CMOS传感器与CCD传感器对比 jvzquC41yy}/gujehctt0lto1cxuklqg1:>03=7142781;5392724=<5526`c7mvon
9.机器视觉算法与应用:2.3摄像机摄像头的的电荷转换模拟CCD摄像机常用读出模式: 1、隔行扫描。CCD传感器读出时需两次曝光,若被测物在两次曝光之间移动,图像会出现锯齿 2、逐行扫描。采集运动物体图像时必须用逐行扫描。 2.3.2 CMOS传感器 缺点: 1、填充因子很低,需使用微镜。放大器和行列选择电路占据像素的大部分面积。 jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8vsa5:92:;641gsvrhng1jfvjnnu1718<<445?
10.CCD与CMOS图像传感器的比较(CMOSSensor原理)MEMS/传感技术在数码摄影机市场上已经广泛应用了CCD技术,但是CCD需要消耗大量的能量和相当多的支持芯片。所以CMOS Image Sensor应运而生。其每个像素都可以进行自己的电荷转换,从而显著减少产生图像所需要的能量和支持电路。此外,CMOS Image Sensor采用与大多数微处理器和存储器芯片相同的材料和技术制造,使其更容易制造并且更具成本效益,jvzquC41yy}/gujehctt0lto1cxuklqg1:>03=7142851;5462738;8:97:70qyon
11.ccd和cmos的优缺点ccd和cmos都是数字摄像机中常用的两种传感器类型。ccd传感器成像质量高,但功耗大;cmos传感器功耗低,但图像噪点多。 1.ccd的优缺点 ccd传感器具有高灵敏度、低噪点、动态范围宽等特点,适用于需要高画质的场景,例如专业拍摄和科学研究。但是,ccd传感器制造工艺复杂,功耗大,价格较高。 jvzquC41yy}/gnkqewy/exr1g1:95=72