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线阵相机与面阵相机的区别

线阵相机

主要应用于工业、医疗、科研与安全领域的图象处理。在机器视觉领域,线阵相机是一种特殊的视觉机器。与面阵相机相比,其传感器只有一行感光元素,因此有可能使高扫描频率和高分辨率。线阵相机的典型应用领域是连续检测材料,如金属、塑料、纸张和纤维。被检测的物体通常以均匀的速度移动,用一台或多台相机连续扫描,为了实现整个表面的均匀检测。图像可以一行一行处理,或者处理由多行组成的面阵图像。此外,由于传感器的高分辨率,线阵相机非常适合测量场合,它能准确测量微米。

1:线阵相机,机顾名思义是呈“线”状的。虽然也是二维图象,但极长,几K长度和宽度只有几个象素。一般来说,这种相机只在两种情况下使用:第一,被测视野为细带状,主要用于滚筒上的检测。2、它需要大的视野或高精度。

2:在第二种情况下(需要极大的视野或极高的精度),就需要用激发装置多次激发相机,进行多次拍照,再将所拍下的多幅“条”形图象,合并成一张巨大的图。因此,用线阵型相机,必须用可以支持线阵型相机的采集卡。线阵型相机价格昂贵,检测速度慢,视野大或精度高。400K~1M,合并后有几个图像M这么大,速度自然会慢。

由于以上这两个原因,线阵相机只用在极特殊的情况下。

面阵相机

相机像素是指这个相机总共有多少个感光晶片,通常用万个为单位表示,以矩阵排列,例如3百万像素、2百万像素、百万像素、40万像素。百万像素相机的像素矩阵为W*H=1000*1000.

相机分辨率,指一个像素表示实际物体的大小,用um*um表示。值越小,分辨率越高.FOV(FieldofView,视场)是指相机实际拍摄的面积,为毫米×毫米表示。FOV它取决于像素的数量和分辨率。相同的相机,分辨率越大,它的FOV比如1K*1K分辨率为20的相机um,则他的FOV=1K*20×1k*20=20mm×20mm,如果用30um分辨率,他的FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm。在图像中,图像细节节不是由像素的数量决定的,而是由分辨率决定的。分辨率由所选镜头的焦距决定。对于相同的相机,不同焦距的镜头有不同的分辨率。如果使用20um1.分辨率mm*0.5mm它总共占像素的1/0.02×0.5/0.02=50×如果使用30个像素,25个像素um分辨率表示相同元件的1/0.03×0.5/0.03=33×17个像素显然是20个um图像细节的分辨率性能优于30um的分辨率。

既然像素的多少不决定图像的分辨率(清晰度),那么大像素相机有何好处呢?答案只有一个:减少拍摄次数,提高测试速度。

一个是100万像素,另一个是300万像素,清晰度相同(分辨率为20um),第1个相机的FOV是20mm×20mm=400平方mm,第二个相机FOV是1200平方mm,拍摄同一个PCB,假设第一个相机需要拍摄30个图像,第二个相机只需要拍摄10个图像。

对于面阵CCD在测量面积、形状、尺寸、位置甚至温度等方面,应用广泛。CCD的优点是可以获取二维图像信息,测量图像直观。缺点是像元总数多,而每行的像元数             一般较线阵少,帧幅率受到限制,而线阵CCD优点是一维像元数可以做很多,而总像元数角比面阵CCD相机少,像元尺寸灵活,帧幅高,特别适合测量一维动态目标。CCD以在线测量线径为例,在许多论文中介绍,但图像处理是基于理想的条件,从实际工程应用的角度来看,线阵CCD图像处理算法相当复杂。

由于生产技术的制约,单个面阵CCD一般工业测量对视场的需求很难满足面积。CCD其优点是分辨率高,价格低,如TCD1501C型线阵CCD,光敏像元数为5像元的大小是7000μm×7μm×7μm(相邻像元中心距)该线阵CCD一维成像长度35mm,可以满足大多数测量视场的要求,但要使用线阵CCD为了获得二维图像,必须配备扫描运动,为了确定被测部件上图像每个像素点的相应位置,还必须配备光栅等设备来记录线阵CCD每个扫描线的坐标。一般来说,这两个要求导致线阵CCD图像采集有以下缺点:图像采集时间长,测量效率低;由于扫描运动和相应位置反馈环节的存在,增加了系统的复杂性和成本;图像精度可能会受到扫描运动精度的影响,最终影响测量精度。

即使如此,线阵CCD获取图像的方案在以下几个方面仍有其独特的优势:线阵CCD此外,扫描机构和位置反馈环节的成本仍远低于面积相同、分辨率相同的面阵CCD;扫描线的坐标由光栅提供,高精度光栅尺的示值精度可高于面阵CCD就像元间距的制造精度一样,从这个意义上说,线阵CCD扫描方向上获得的图像的精度可以高于面阵CCD图像;新出现的线阵CCD亚像元的拼接技术可以使用两种CCD芯片的像元在线阵的排列长度方向用光学方法相互错位1/2个像元,相当于第二片CCD所有像元依次插入第一片CCD在像元间隙中,间接减少线阵CCD提高了像元尺寸CCD由于工艺和材料的影响,分辨率很难降低CCD理论上,像元尺寸的问题可以比面阵更好CCD分辨率和精度较高。

因此,线阵CCD目前,通过扫描运动获取图像的方案仍被广泛使用,特别是野大、图像分辨率高的情况下。CCD替是,只有高分辨率才能保证高图像识别精度,尤其是线阵CCD虽然获得的图像分辨率很高,但由于扫描运动精度的影响,其图像与面阵相比CCD图像更特殊。因此,图像识别不仅要充分利用高分辨率的优点,还要克服扫描运动在算法上的影响,使机械传动的误差不会直接影响最终图像识别的精度。

线阵CCD图像的特点

由于CCD无论是面阵还是线阵,像元都有间隔CCD虽然获得的图像外观致密,但本质上是离散图像,但面阵CCD图像的离散度在纵横两个方向相同,而线阵CCD由于图像元间距和扫描行距,像素点在两个坐标方向上的距离是像元间距和扫描行距。一般来说,扫描行距受机械传动部分的限制,远大于像元间距。

线阵CCD要获得二维图像,必须配备扫描运动。在这个过程中,线阵CCD在电机驱动下向前移动,并根据固定时间间隔收集一行图像。理论上,电机运动速度应均匀;CCD采集图像的时间间隔主要取决于光积分时间,也应该是相等的,因此行距应该是相等的,但由于电机运动产生的振动、启停过程中速度的变化,特别是机械传部分的误差都会影响采集行距的一致性,同时,线阵CCD光积分时间也会影响采集行距。

标签: tcd1703传感器

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