選擇工業(yè)相機(jī)時，必須要弄清楚的8個參數(shù)！

工業(yè)相機(jī)是機(jī)器視覺系統(tǒng)中的核心器件之一，在為一項應(yīng)用選擇相機(jī)前，系統(tǒng)設(shè)計工程師需要充分了解相機(jī)的各項參數(shù)指標(biāo)，以選出最適合應(yīng)用的工業(yè)相機(jī)，實現(xiàn)性價比最優(yōu)化。

那么，選擇相機(jī)前，要了解哪些主要參數(shù)呢？

一、分辨率

Q：要如何判斷要選擇多大的分辨率呢？

A：分辨率是相機(jī)最基本的參數(shù)，由相機(jī)所采用的芯片分辨率決定，在采集圖像時，相機(jī)的分辨率對檢測精度有很大的影響，在對同樣大的視場（景物范圍）成像時，分辨率越高，對細(xì)節(jié)的展示越明顯。

常用的工業(yè)面陣相機(jī)分辨率有500萬、1200萬、6500萬等。對于線陣相機(jī)而言，分辨率就是傳感器水平方向上的像素數(shù)，常見有2K、4K、8K、16K等。

分辨率的選擇，主要根據(jù)待測物體的尺寸估算出視野大小，再結(jié)合精度要求，最后確定需要的工業(yè)相機(jī)分辨率。

例如：若物體尺寸為50mm，則視野可以估算為50×1.2=60mm，若單個像素的精度要求為0.02mm，則分辨率為50×1.2/0.02=3K。

注意：選擇相機(jī)不一定是分辨率越高就越好，分辨率高帶來的圖像數(shù)據(jù)量就大，后期的算法處理就越復(fù)雜。

二、幀率/行頻

Q：什么是最大幀率（Frame Rate）/行頻（Line Rate）？

A：工業(yè)相機(jī)的最大幀率/行頻表示單位時間內(nèi)相機(jī)采集圖像的速率。

通常幀率是相對于面陣工業(yè)相機(jī)來說的，單位是fps，如181fps，即相機(jī)每秒內(nèi)最多可采集181幀圖像。

行頻是相對于線陣工業(yè)相機(jī)來說的，單位是kHz，如80kHz，即相機(jī)每秒內(nèi)最多可采集80000行圖像數(shù)據(jù)。

三、像元尺寸

Q：像元尺寸對成像有哪些影響？

A：像元即影像單元，是組成數(shù)字化影像的最小單元。

像元尺寸和像元數(shù)（分辨率）共同決定了相機(jī)靶面的大小，通常工業(yè)相機(jī)像元尺寸為2μm~14μm。

像元尺寸從某種程度上反映了芯片的對光的響應(yīng)能力，一般情況下，像元尺寸越大，能夠接收到的光子數(shù)量越多，在同樣的光照條件和曝光時間內(nèi)產(chǎn)生的電荷數(shù)量越多。

四、像素深度

Q：像素深度越大越好嗎？

A：像素深度是指每位像素數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常用多少比特位表示。一般，每個像素的比特位數(shù)多，表達(dá)圖像細(xì)節(jié)的能力強(qiáng)，這個像素的灰階值更加豐富、分得更細(xì)，像素的灰階深度就更深，但同時數(shù)據(jù)量也越大，影響系統(tǒng)的圖像處理速度，因此也需慎重選擇。

常見的是8bit、10bit、12bit。分辨率和像素深度共同決定了圖像的大小。例如對于像素深度為8bit的500萬像素，則整張圖片應(yīng)該有2560×2048×8/8/1024/1024=5MB。

五、動態(tài)范圍

Q：動態(tài)范圍是什么？

A：動態(tài)范圍是用來描述每個像素能夠分辨出的灰度等級，寬動態(tài)范圍能夠使場景中亮場和暗場部分的細(xì)節(jié)同時被清晰的記錄下來。

動態(tài)范圍值越大，意味著工業(yè)相機(jī)可以拍攝物體明暗程度的范圍越寬。

六、信噪比

Q：工業(yè)相機(jī)的噪聲有哪些？為什么信噪比越大越好？

A：工業(yè)相機(jī)的噪聲是指成像過程中不希望被采集到的，實際成像目標(biāo)之外的信號。

根據(jù)歐洲機(jī)器視覺協(xié)會(EMVA)的EMVA1288標(biāo)準(zhǔn)中定義的相機(jī)中的噪聲，總體上分為兩類：一類是由有效信號帶來的散粒噪聲，這種噪聲對任何相機(jī)都是相同的，不可避免；另一類是相機(jī)本身固有的與信號無關(guān)的噪聲，它是由于圖像傳感器讀出電路、相機(jī)信號處理與放大電路等帶來的噪聲，每臺相機(jī)的固有噪聲都不一樣。

相機(jī)的信噪比定義為圖像中信號與噪聲的比值（有效信號平均灰度值與噪聲均方根的比值），其中信號可以由光強(qiáng)乘以量子效率乘以積分時間來計算，而噪聲則指成像過程中所有部分所產(chǎn)生噪聲的總和；信噪比越大，則表示混在信號里的雜波越少，圖像質(zhì)量越高，畫面越干凈，看不到噪波干擾（表現(xiàn)為“顆粒”和“雪花”）；若信噪比越小，則畫面上可能呈現(xiàn)較多的“顆粒”和“雪花”，影響圖像畫面質(zhì)量。

七、曝光時間

Q：相機(jī)曝光時間長好，還是短好？

A：曝光時間是為了將光投射到照相感光材料的感光面上，快門所要打開的時間；視感光材料的感光度和對感光面上的照度而定；曝光時間長，進(jìn)光量就越大，適合光線條件較差的情況；曝光時間短則適合光線比較好的情況。

八：相機(jī)接口

Q：工業(yè)相機(jī)都有哪些接口？

A：工業(yè)相機(jī)通常有三個基礎(chǔ)的接口，電源接口、數(shù)據(jù)接口與鏡頭接口。

電源接口：顧名思義，用以相機(jī)電源輸入接口。

數(shù)據(jù)接口：按照接口標(biāo)準(zhǔn)不同，工業(yè)相機(jī)常用的數(shù)據(jù)接口有GigE、Camera Link、USB3.0、CoaXPress等類型。

鏡頭接口：工業(yè)相機(jī)鏡頭接口種類很多，常用的一般有C接口、CS接口、F接口、M42接口、M72接口等。