机器视觉第二章课件.pptVIP

第二章机器视觉系统的组成;

2.1〔工业〕相机

相机的作用是使会聚在像平面的光线生成图像。

相机中最为重要的部件是数字传感器。数字传感器有CCD传感器和CMOS传感器。这两种传感器的不同点是由于其自身的结构不同而使得其对数据的读出方式不同。

CCD传感器相机适合高速动态；

CMOS传感器相机适合低速动态或静止。;

2.1.1CCD传感器

Charge-coupled

Device，中文全称：电荷耦合元件。

线阵CCD传感器

面阵CCD传感器

全帧转移型面阵CCD传感器

隔列转移型面阵CCD传感器;;全帧型面阵CCD传感器的原理是光在光电探测器中转化为电荷，电荷按行转移到串行读出存放器，之后转移到电荷转化单元转化为电压并放大。

全帧转移型面阵CCD传感器优点是填充因子到达100%。这个填充因子使得像素的光灵敏度最大，图像失真最小；缺点是本钱高。;隔列转移型传感器由漏极、光电探测器、屏蔽垂直转移存放器、串行读出存放器和电荷转化单元组成。图像曝光后，累积的电荷通过门电路转移到屏蔽垂直转移存放器。电荷再通过屏蔽垂直转移存放器转移到串行读出存放器。;隔列转移型面阵CCD传感器的优点是图像没有拖影；缺点是填充因子低。为了提高填充因子，常在传感器上加微镜头使光聚集到光电探测器上。;2.1.2CMOS传感器

CMOS〔ComplementaryMetalOxideSemiconductor〕，互补金属氧化物半导体。

CMOS传感器中光电探测器通常为光电二极管。与CCD传感器不同的是，CMOS传感器中的每个光电探测器不是按顺序读出的，而是通过行和列选择开关直接选择并读出。CMOS传感器里的每个像素都有独立的放大器，这种传感器也称为主动传感器〔APS〕。由于CMOS传感器常用于数字视频输出，所以每个像素通过模数转换并行地转化为数字信号。;相对于CCD传感器，CMOS传感器的随机读取特性使其容易实现图像的矩形感兴趣区域〔AOI〕读出方式。这一特性使得CMOS能针对较小的AOI时可以获得更高的帧率。

CMOS传感器的另一优点就是，读出速度快。

CMOS传感器的缺点是填充因子很低，通常使用微镜来提??其填充因子。。;传感器的尺寸

CCD传感器和CMOS传感器以英寸为单位。;像素

像素〔Pixel〕是由Picture〔图像〕和Element〔元素〕这两个单词的字母所组成的，是用来表示数字图像的一种根本单位。放大数字图像后，可以发现数字图像是由一些些小方点构成。这些小方点就是构成数字图像的最小单位像素。;常用分辨率〔常用√〕

10万〔CIF〕352×288

30万〔VGA〕640×480(√)

35万〔VGA〕648×488

50万〔SVGA〕800×600

80万〔XGA〕1024×768(√)

130万〔SXGA〕1280×960(√)

200万1600×1200(√)

310万2048×1536

430万2400×1800

500万2560×1920(√)

600万3000×2000;CCD传感器和CMOS传感器的英寸尺寸是晶元尺寸。;2/3英寸CCD传感器;;相机的性能

对于工业相机来讲，相机的性能参数与噪声有很大关系，所以可以用信噪比SNR来衡量相机的性能〔信噪比高的相机性能较好〕。;

相机-计算机接口

相机获得图像之后转化为模拟信号或者数字信号。

对于模拟信号在相机和计算机之间的传递需要在计算机中安装一块通常称为图像采集卡的专用接口卡。

对于数字信号的传递，也需要图像采集卡如IEEE1394卡、USB卡和千兆网卡。;(1)模拟视频信号

模拟视频标准制定于20实际40年代，且制作模拟相机的器件比较廉价。因此许多相机还是采用模拟信号进行信号传输。EIA-170和CCIR是黑白的视屏标准，而PAL和NTSC是彩色视屏标准。;〔2〕数字视频信号：CameraLink

CameraLink是机器视觉工业的第一个标准。

CameraLink标准的根本技术是低电压差分信号技术LVDS。LVDS传输两个不同的电压，在接收端

进行比较。不同

的差值对应于不

同的编码。

LVDS的优点是

传输的速度非常

快。;CameraLink是由驱动器和接收器对组成。驱动器是相机上的一个芯片，可以接受28个单向的数据信号和一个单向的时钟信号，将数据按7:1串行传输。也就是将28个数据