線陣相機(jī)
主要應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療,、科研與安全領(lǐng)域的圖象處理,。 在機(jī)器視覺領(lǐng)域中，線陣相機(jī)是一類特殊的視覺機(jī)器,。與面陣相機(jī)相比,，它的傳感器只有一行感光元素，因此使高掃描頻率和高分辨率成為可能,。線陣相機(jī)的典型應(yīng)用領(lǐng)域是檢測連續(xù)的材料,，例如金屬、塑料,、紙和纖維等,。被檢測的物體通常勻速運(yùn)動(dòng) , 利用一臺或多臺相機(jī)對其逐行連續(xù)掃描 , 以達(dá)到對其整個(gè)表面均勻檢測?？梢詫ζ鋱D象一行一行進(jìn)行處理 , 或者對由多行組成的面陣圖象進(jìn)行處理,。另外線陣相機(jī)非常適合測量場合，這要?dú)w功于傳感器的高分辨率 , 它可以準(zhǔn)確測量到微米。
1,，線陣相機(jī)，機(jī)顧名思義是呈“線”狀的,。雖然也是二維圖象，但很長,，幾K的長度,，而寬度卻只有幾個(gè)象素的而已,。一般上只在兩種情況下使用這種相機(jī)：一,、被測視野為細(xì)長的帶狀,，多用于滾筒上檢測的問題,。二,、需要很大的視野或很高的精度,。
2,，在第二種情況下(需要很大的視野或很高的精度)，就需要用激發(fā)裝置多次激發(fā)相機(jī),，進(jìn)行多次拍照,，再將所拍下的多幅“條”形圖象，合并成一張巨大的圖,。因此，用線陣型相機(jī),，需要用可以支持線陣型相機(jī)的采集卡。 線陣型相機(jī)價(jià)格貴,，而且在大的視野或高的精度檢測情況下，其檢測速度也慢--一般相機(jī)的圖象是 400K～1M,，而合并后的圖象有幾個(gè)M這么大,，速度自然就慢了,。慢功出細(xì)活嘛。由于以上這兩個(gè)原因,，線陣相機(jī)只用在特殊的情況下,。
面陣相機(jī)
相機(jī)像素是指這個(gè)相機(jī)總共有多少個(gè)感光晶片，通常用萬個(gè)為單位表示,，以矩陣排列,，例如3百萬像素,、2百萬像素、百萬像素,、40萬像素。百萬像素相機(jī)的像素矩陣為W*H=1000*1000,。
相機(jī)分辨率，指一個(gè)像素表示實(shí)際物體的大小,，用um*um表示。數(shù)值越小,，分辨率越高,。FOV是指相機(jī)實(shí)際拍攝的面積,以毫米×毫米表示,。FOV是由像素多少和分辨率決定的,。相同的相機(jī)，分辨率越大,，它的FOV就越小。例如1K*1K的相機(jī),，分辨率為20um,則他的FOV=1K*20×1k*20=20mm×20mm,，如果用30um的分辨率，他的FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm,。
在圖像中，表現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)不是由像素多少決定的,，是由分辨率決定的。分辨率是由選擇的鏡頭焦距決定的,，同一種相機(jī),，選用不同焦距的鏡頭,，分辨率就不同。若采用20um分辨率,，對于1mm*0.5mm的零件,，它總共占用像素1/0.02×0.5/0.02=50×25個(gè)像素，如果采用30um的分辨率,，表示同一個(gè)元件,，則有1/0.03×0.5/0.03=33×17個(gè)像素,，顯然20um的分辨率表現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)方面好過30um的分辨率,。
既然像素的多少不決定圖像的分辨率(清晰度),，那么大像素相機(jī)有何好處呢？答案只有一個(gè)：減少拍攝次數(shù),，提高測試速度,。若1個(gè)是1百萬像素,，另1個(gè)是3百萬像素,，清晰度相同(分辨率均為20um),第1個(gè)相機(jī)的FOV是20mm×20mm=400平方mm,，第二個(gè)相機(jī)的FOV是1200平方mm,拍攝同一個(gè)PCB,，假設(shè)第1個(gè)相機(jī)要拍攝30個(gè)圖像，第2個(gè)相機(jī)則只需拍攝10個(gè)圖像就可以了,。
對于面陣CCD來說,，應(yīng)用面較廣,，如面積、形狀,、尺寸,、位置，甚至溫度等的測量,。面陣CCD的優(yōu)點(diǎn)是可以獲取二維圖像信息,，測量圖像直觀。缺點(diǎn)是像元總數(shù)多,，而每行的像元數(shù)一般較線陣少,，幀幅率受到限制，而線陣CCD的優(yōu)點(diǎn)是一維像元數(shù)可以做得很多,，而總像元數(shù)角較面陣CCD相機(jī)少,，而且像元尺寸比較靈活，幀幅數(shù)高,，特別適用于一維動(dòng)態(tài)目標(biāo)的測量,。以線陣CCD在線測量線徑為例，就在不少論文中有所介紹,，但在涉及到圖像處理時(shí)都是基于理想的條件下,，而從實(shí)際工程應(yīng)用的角度來講,，線陣CCD圖像處理算法還是相當(dāng)復(fù)雜的。
由于生產(chǎn)技術(shù)的制約,，單個(gè)面陣CCD的面積很難達(dá)到一般工業(yè)測量對視場的需求,。線陣CCD的優(yōu)點(diǎn)是分辨力高，價(jià)格低廉,，如TCD1501C型線陣CCD,，光敏像元數(shù)目為5000，像元尺寸為7μm×7μm×7 μm(相鄰像元中心距),，該線陣CCD一維成像長度35mm,，可滿足大多數(shù)測量視場的要求，但要用線陣CCD獲取二維圖像,，需要配以掃描運(yùn)動(dòng),，而且為了能確定圖像每一像素點(diǎn)在被測件上的對應(yīng)位置，還需要配以光柵等器件以記錄線陣CCD每一掃描行的坐標(biāo),。一般看來,，這兩方面的要求導(dǎo)致用線陣CCD獲取圖像有以下不足：圖像獲取時(shí)間長，測量效率低,；由于掃描運(yùn)動(dòng)及相應(yīng)的位置反饋環(huán)節(jié)的存在,，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本；圖像精度可能受掃描運(yùn)動(dòng)精度的影響而降低,，終影響測量精度,。
即使如此，線陣CCD獲取圖像的方案在以下幾方面仍有其優(yōu)勢：線陣CCD加上掃描機(jī)構(gòu)及位置反饋環(huán)節(jié),，其成本仍然大大低于同等面積,、同等分辨率的面陣CCD；掃描行的坐標(biāo)由光柵提供,，高精度的光柵尺的示值精度可高于面陣CCD像元間距的制造精度,，從這個(gè)意義上講，線陣CCD獲取的圖像在掃描方向上的精度可高于面陣CCD圖像,；新近出現(xiàn)的線陣CCD亞像元的拼接技術(shù)可將兩個(gè)CCD芯片的像元在線陣的排列長度方向上用光學(xué)的方法使之相互錯(cuò) 位1/2個(gè)像元,，相當(dāng)于將第二片CCD的所有像元依次插入一片CCD的像元間隙中，間接“減小”線陣CCD像元尺寸,，提高了CCD的分辨率,，緩解了由于受工藝和材料影響而很難減小CCD像元尺寸的難題，在理論上可獲得比面陣CCD更高的分辨率和精度,。
因此,，線陣CCD加掃描運(yùn)動(dòng)獲取圖像的方案目前仍使用廣泛，尤其是在要求視場大,，圖像分辨率高的情況下甚至不能用面陣CCD替代,。但是,，僅有高的分辨率還不能保證有高的圖像識別精度，特別是線陣CCD獲取的圖像雖然分辨率高,，但由于受掃描運(yùn)動(dòng)精度的影響,，其圖像較面陣CCD圖像更具特殊性。因此,，圖像識別時(shí)不僅要充分利用分辨率高的優(yōu)勢,，還必須從算法上克服掃描運(yùn)動(dòng)的影響，使機(jī)械傳動(dòng)的誤差不致直接影響終的圖像識別精度,。
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