在機(jī)器視覺中，相機(jī)都有哪些種類？
我們常說的CCD就是相機(jī)么？
除了2D平面相機(jī)，是否還有其他種類的相機(jī)，原理又是什么？
希望下面所說的內(nèi)容能讓你更清楚了解上面提出的這些疑惑。
一，相機(jī)就是CCD么？
通常，我們把相機(jī)都叫作CCD，CCD已經(jīng)成了相機(jī)的代名詞。其實很可能正在使用的是CMOS。CCD以及CMOS都稱為感光元件，都是將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電子信號的半導(dǎo)體元件。他們在檢測光時都采用光電二極管，但是在信號的讀取和制造方法上存在不同。兩者的區(qū)別如下：
| CCD | CMOS | |
|---|---|---|
| 制造技術(shù) | 比較困難 | 比較容易 （可以轉(zhuǎn)而使用通用半導(dǎo)體制造裝置） |
| 制造成本 | 高價 | 低價 |
| 消耗電力 | 多 | 少 |
| 干擾 | 比較少 | 比較高 |
| 對光的敏感度 | 高 | 不如CCD |
二，像素
所謂像素，是指圖像的最小構(gòu)成單位。電腦中的圖像，是通過像素（或者稱為PIXEL）這一規(guī)則排列的點的集合進(jìn)行表現(xiàn)的。每一個點都擁有色調(diào)和階調(diào)等色彩信息，由此就可以描繪出彩色的圖像。
例如：液晶顯示器上會顯示「分辨率 ：1280×1024」等。這表示橫向的像素數(shù)為1280，縱向的像素數(shù)為1024。這樣的顯示器的像素總數(shù)即為1280×1024＝1,310,720。由于像素數(shù)越多，則越可以表現(xiàn)出圖像的細(xì)節(jié)，因此也可以說「清晰度更高」。
三，像素直徑
所謂像素直徑，是指每個CCD元件的大小，通常使用μm作為單位。
嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f，這個大小中包含了受光元件與信號傳送通路。（＝像素間距，即某個像素的中心到鄰近一個像素的中心的距離）。也就是說，像素直徑與像素間距的值是一樣的。如果像素直徑較小，則圖像將通過較小的像素進(jìn)行描繪，因此可以獲得更加精細(xì)的圖像?？梢酝ㄟ^像素直徑和有效像素數(shù)，求出CCD元件的受光部的大小。
- 假設(shè)某個CCD元件的條件如下所示：
-
- 有效像素數(shù)…768 × 484
- 像素直徑…8.4μm × 9.8μm
- 則受光部的大小為
-
- 橫向 768 × 8.4μm ＝ 6.4512mm
- 縱向 484 × 9.8μm ＝ 4.7432mm
四，CCD的大小
CCD感光元件的大小，一般分為采用英寸單位表示和采用APS-C大小等規(guī)格表示這2種方式。
采用英寸表示時，該尺寸并不是拍攝的實際尺寸，而是相當(dāng)于攝像管的對角長度。
【例】1/2英寸的CCD表示「擁有相當(dāng)于1/2英寸的攝像管的拍攝范圍」。
為什么如此計算呢？這是由于當(dāng)初制造CCD的目的就是用來代替電視機(jī)錄像機(jī)的攝像管的。當(dāng)時，由于想要繼續(xù)使用鏡頭等光學(xué)用品的需求比較強(qiáng)烈，由此就誕生了這種奇怪的規(guī)格。主要的英寸規(guī)格的尺寸如下表所示。
| 尺寸 | 對角長度 | 拍攝區(qū)域 |
|---|---|---|
| 2/3英寸 | 11mm | W8.8×H6.6mm |
| 1/2英寸 | 8mm | W6.4×H4.8mm |
| 1/3英寸 | 6mm | W4.8×H3.6mm |
| 1/4英寸 | 4.5mm | W3.6×H2.0mm |
五，快門速度
快門速度，表示CCD或CMOS感光元件中蓄積電荷的時間。
如果快門速度為1/250，則蓄積光的時間為1/250秒?？扉T速度越快，則元件的受光量越少，相反如果快門速度越慢，則元件的受光量越多。
也可以說，快門速度將起到了調(diào)整光量的作用。
關(guān)于快門速度和受光量（正確來說應(yīng)該稱為蓄積的電荷量），存在以下的關(guān)系：
- 【例】如果將快門速度基準(zhǔn)定為 1/1000秒（1ms），則
-
- 快門速度變?yōu)?1/500秒（2ms），則受光量變?yōu)?倍。
- 快門速度變?yōu)?1/2000秒（0.5ms），則受光量變?yōu)?/2。
六，增益
所謂增益，是指將圖像信號進(jìn)行電子增幅的過程。用于圖像處理的CCD中，配備了可以通過在暗處拍攝時增幅信號，從而看上去變得明亮的功能。另外，還配有根據(jù)拍攝對象的亮度自動進(jìn)行調(diào)整的增益控制功能等。
【例】在1/10000快門速度下拍攝，增加增益前后的對比如下：
七，1D相機(jī)（線掃描相機(jī)）
面型相機(jī)
前面所有我們提到的像素呈矩陣排列的CCD，即為覆蓋視覺檢測中99%應(yīng)用的面陣相機(jī)。
線型相機(jī)
而線陣相機(jī)在長度方向目前最多有16K像素，但是寬度方向只有一個像素。通過移動來獲取圖像。
- 相比于平面相機(jī)，線掃相機(jī)主要優(yōu)勢體現(xiàn)在兩個方面：
-
- 更高的分辨率。
- 成像質(zhì)量更高。（反光產(chǎn)品，柱狀體產(chǎn)品）
另外，對于布匹裝的連續(xù)監(jiān)測的產(chǎn)品，線掃描相機(jī)也非常方便。
但是，相比于面陣相機(jī)，線掃描相機(jī)成本更高，安裝架設(shè)難度更高。同時，需要配合編碼器來配合觸發(fā)拍照，需要有這方面的Know-how。
最后，線掃描相機(jī)需要使用特殊的鏡頭和光源。
八，3D相機(jī)
目前市面的3D相機(jī)根據(jù)成像原理不同，主要分為三種。
- 激光類（Laser）
- 多目類（Binocular Vision）
- 光柵類（Strip Pattern）
1，激光類（Laser）
主要是通過三角反射原理，激光發(fā)生器投出激光束照在物體表面，反射回來的光線被CCD接受，然后建模成3D圖像。
激光掃描成像
2，雙目類（Binocular Vision）
雙目立體視覺是指用兩臺性能相當(dāng)、位置固定的CCD攝像機(jī)， 獲取同一景物的兩幅圖像，通過兩個攝像頭所獲取的二維圖像，來計算出景物的三維信息。
在原理上比較類似人類的雙目視覺。組建一個完整的雙目立體視覺系統(tǒng)一般需要經(jīng)過攝像機(jī)標(biāo)定，圖像匹配，深度計算等步驟。
九，2.5D相機(jī)
（詳細(xì)介紹請參考之前歷史文章）通過控制光源從不同角度照明，得到圖像凹凸信息產(chǎn)生的陰影圖像，而最后合成計算得到3D信息的圖像（注：高度“Z”方向不能定量測量，所以叫2.5D）。
原圖–>合成圖像
以上內(nèi)容，希望對大家有所啟發(fā)。
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