机器视觉基本概念——相机

相机

1. 分辨率
   相机的传感器是由刴像素点按照矩阵的形式排列而成，分辨率就是以水平方向和垂直方向的像素来表示的。
   分辨率越高，相同视野范围下，成像后的图像像素数就越高，细节的展示越明显，理论上精度越高。

2. 像元尺寸
   像元尺寸就是每个像素的面积。单个像素面积小，单位面积内的像素数量多，相机的分辨率增加，利于对细小缺陷的检测和增大检测视场。
   

3. 芯片尺寸
   通常相机厂商是以英寸的形式表示的，但在实际计算时，需要换算成各边以毫米为单位的计量方式。

4. 像素深度
   像素深度是指每个像素数字化后使用多少比特位表示。 通常，每个像素的比特位数多，表达图像细节的能力强，这个像素的颜色值更加丰富，分的更细。
   8 位像素深度是最常见的，用 8 个 bit 位来表示颜色，能表示 256 种颜色，这种就是常说的灰度显示。感官上，图像最暗为黑色时，灰度值为 0，最亮为白色时，灰度值为 255。

5. 动态范围
   用来描述每个像素能够分辨出的亮度范围。
   

6. 最大帧率
   最大帧率表示的是面阵工业相机每秒能够采集并输出的最大帧数，这往往和传感器芯片和数据输出接口带宽有关。

7. 曝光方式
   工业相机常见的曝光方式有帧曝光（global shutter） 和 行曝光（rolling shutter）。
   帧曝光 是指传感器陈列中所有像素同时曝光，曝光周期由预先设定的快门时间确定。这种曝光方式的相机适合拍摄运动物体，图像不会偏移，不会失真。
   
   行曝光 是指同一行上的像素同时曝光，不同行的曝光起始时间不同，每行的曝光时间是相同的，行间的延迟不变。这种曝光方式的相机适合拍摄静止的物体。
   

8. 曝光时间
   传感器将光信号转换成电信号形成一帧图像，每个像元接受光信号的过程叫曝光，所花费的时间叫曝光时间，也叫快门时间。

9. 增益
   工业相机通常具有一个队传感器的信号进行放大的视频放大器，其放大倍数称为增益。

10. Gamma

11. 采集模式
    采集模式分为：连续采集（Free run），外触发采集（Trigger）和软触发（Soft trigger）采集三种。
    连续采集指 相机进行连续曝光，输出实时图像。
    外触发采集是指 当相机处于外触发模式后，相机处于待机模式，不曝光，只有当相机通过 I/O 口接收到相机规定的单个脉冲（方波）信号后，传感器曝光一次，部分相机支持信号的上升沿、下降沿和高低电平的触发。
    软触发是指 当相机处于外触发模式后，相机处于待机模式，不曝光，只有当相机软件发出指令后，传感器曝光一次。

12. CCD\CMOS
    CCD（Charge Coupled Devices） 电荷耦合器件。
    CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor） 互补金属氧化物半导体。
    CCD芯片和CMOS芯片都可以把光信号转变成电信号。

13. Bayer 滤波
    彩色相机分为棱镜分光和Bayer滤波相机两种。
    

14. 相机接口

    接口	特点
    USB接口	支持热拔插、使用便捷、标准统一
    IEEE1394接口	高速率，支持热拔插、数据传输实时性
    CamerLink接口	高速率，抗干扰能力强，功耗低
    Gige接口	扩展性好，经济性好
    CoaXPress	数据传输量大，传输距离长，支持热拔插

15. 3D相机
    可以获取3D信息的相机或系统。根据实现原理不同，常用分为线激光扫描、结构光、共聚焦、双目或者多目、TOF等几种方式。