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线扫相机——机器视觉中无限制物体的检测

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在机器视觉中,线扫相机是检测连续物体或滚动物体时最好的解决方案。由于它们需要高速和数据率,它们通常提供高分辨率。

线扫相机只捕获一行作为图像发送到计算机,主机计算机组织和拼接所有行。如果你不停止捕获,你几乎可以创建一个无限的图像。线扫相机是印刷行业、纺织、旋转或移动物体的最佳解决方案。

1.线扫相机的历史

黑白单线可以检测到CCD芯片首次随着传真机进入市场。事实上,大多数文件扫描仪仍然基于这一原理。在这种情况下,条状传感器位于物体下方。随着传感器微型化和分辨率的提高,传感器远离物体。今天,线性扫描相机集成在传统相机上,可以与标准镜头一起操作。

2.线扫相机的光学设计

(1)相机-物体关系

人眼或标准相机在一瞬间获取图像,静态物体和运动物体没有区别。,收集所有图像数据。

线扫相机需要物体或者相机运动,最后的图像大小一方面取决于相机的分辨率,另一方面取决于主机拼接的线数。有两种搭建线扫相机的方式:

·相机静止,物体运动

·相机运动,物体静止

在大多数情况下,相机和物体同时移动是没有意义的。

线扫相机一次只取一行图像,随着被检测物体的移动,一行一行地收集,所以线扫相机收集的2行D图像的每一行都在采集。这与机器视觉软件理解中面阵相机或人眼采集图像的意义不同。

(2)线扫镜头

与上下文件扫描仪相比,线扫描仪需要与面阵相机完全相同的镜头。但作为线扫描仪,它提供了高分辨率(最高16K/线)相机需要高质量的镜头和合适的镜头MTF。

(3)线扫光源

与面阵相机最大的区别在于光源的构建。为了获得相同的行(物体运动很快),你必须照亮一条线,但因为速度很快(通常是us等级),所以线扫相机往往需要高亮度的光(高达1万lux)。

旋转CD在线扫相机演示

3.读取和抓取

因为芯片只捕获一行,读取这些数据比大型面阵相机简单。无论是使用还是使用CCD还是CMOS技术没有区别。当分辨率高,运动速度快时,数据频率也很高。您需要一个捕捉器(通常称为采集卡)来向计算机读取相机的数据。

(1)线扫需要脉冲

使用线扫相机的一个决定性特征是可以构建大(无限)图像。在高频下,一些非常窄的线被拼接到一条线上。为了解决这个问题,与运动物体同步抓取这些线是非常重要的。在大多数情况下,与传送带集成的脉冲发生器(我们称之为编码器)产生脉冲信号并传输到相机。这样,相机的线频率与物体的速度一致。

4.多行线扫相机

除上述单线扫相机外,还有其它线数相机:

(1)多行线扫相机

双线或多线相机同步要求更高,增加了物体可能的最大速度HDR图像的动态范围在模式下得到了提高。

TDICCD线扫相机的动态范围通过芯片显著扩大。

(2)彩色线扫相机

像大面阵相机一样,线扫相机可以搭配单色(Monochrome)或者彩色(Color)的芯片。RGB过滤滤片Bayer 模板覆盖在像素上或在线分布。这些线分布在过滤器下面的特定颜色。生成的原始图像作为单色信息传输,然后在采集卡上转换为彩色图像。

另一种选择,两条或三条线,每条线指定颜色,用于彩线扫描相机。这种配置的问题是,作为同一像素的颜色必须考虑与对象相关的时差。优点是一种颜色的分辨率是芯片的全分辨率。

NEopt允许双线相机只配置两种颜色。在这种情况下,红色和蓝色不如两个相机。

NeOpt NCAM2-BRLD-08K07CL光谱灵敏度

5.线扫相机的速率和分辨率

就像大面阵相机一样,线扫相机的速率由接口决定,通常的接口,如GigE 和CameraLink。速率可以通过水平分辨率(线的总像素数)和每秒的线数来计算,表达为行频kHz/行/s。

例子:NCAM2-BLS,Camera Link接口:8K,70kHz

每秒收集7万行,如果用于1000行km/h垂直方向的分辨率0可以在传输带和一米宽的物体上计算.125mm/s,水平分辨率0.514mm/s:

垂直方向:100km/h / 70,000 lines/s=27.78m/s / 70,000 lines/s=0.397mm

水平方向:1m/8000 pix=0.125mm/pix

速度:70,000 lines/s x 8000 pixels=534 MB/s

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