機(jī)器視覺測量技術(shù)圖像采集

第二章圖像采集和量化機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前1頁，總共35頁。1.線性響應(yīng)：輸入物理信號(hào)的強(qiáng)度與輸出響應(yīng)信號(hào)的強(qiáng)度之間關(guān)系是否線性。2.靈敏度：絕對靈敏度用能拾測到的最小光子數(shù)表示。相對靈敏度用能使輸出發(fā)生一級(jí)變化所需光子數(shù)表示。一.采集裝置的性能指標(biāo)機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前2頁，總共35頁。3.信噪比：所采集的圖像中有用信號(hào)與無用干擾的（能量或強(qiáng)度）比值。4.陰影（不均勻度）：輸入物理信號(hào)為常數(shù)而輸出的數(shù)字形式不為常數(shù)的現(xiàn)象。機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前3頁，總共35頁。5.象素形狀：一般為正方形，但也有其它形狀。6.頻譜靈敏度：對不同頻率輻射的相對靈敏度。7.快門速度：采集拍攝時(shí)間。8.讀取速度：信號(hào)數(shù)據(jù)從敏感單元讀取的速率。機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前4頁，總共35頁。面陣CCD的基本特性參數(shù)：1、光電轉(zhuǎn)移特性：光電轉(zhuǎn)換因子γ，一般99.7﹪。2、光譜響應(yīng)二.電荷耦合器件CCD線陣CCD面陣CCD.（幀轉(zhuǎn)移型，隔列轉(zhuǎn)移型，線轉(zhuǎn)移型）機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前5頁，總共35頁。3、動(dòng)態(tài)范圍：輸出信號(hào)峰值電壓與均方根噪聲電壓之比.噪聲源：電荷注入器件引起的噪聲.電荷轉(zhuǎn)移過程中，電荷量變化引起的噪聲.實(shí)測時(shí)產(chǎn)生的噪聲.4、暗電流：正常工作時(shí)，MOS電容處于未飽和的非平衡狀態(tài)，由于熱激發(fā)產(chǎn)生的少量載流子使系統(tǒng)趨向平衡.5、拖影：由寄存器電荷移位時(shí)留下的剩余電荷量產(chǎn)生.機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前6頁，總共35頁。7、填充系數(shù)：電敏感區(qū)域占整個(gè)矩陣面的比例.6、分辨率：面陣CCD，只評價(jià)其水平分辨率，用電視線數(shù)的評價(jià)方法.─在一幅圖像上，在水平方向能夠分辨出的黑白條數(shù).機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前7頁，總共35頁。三、CCD相機(jī)分類:

①彩色相機(jī)黑白相機(jī)②按靈敏度分：普通型(1-3lx),月光型(0.1lx),星光型(0.01lx),紅外.③按CCD靈敏度尺寸分:1/4,1/3,1/2,1inch相機(jī).④按掃描方式：有面掃描和線掃描方式.面掃描又分為逐行掃描和隔行掃描。⑤按同步方式：內(nèi)同步,外同步功能相機(jī).機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前8頁，總共35頁。機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前9頁，總共35頁。CCD相機(jī)主要功能調(diào)節(jié)1.同步方式選擇：內(nèi)同步外同步（外觸發(fā)信號(hào)）電源同步（電源完成垂直同步）2.自動(dòng)增益控制：CCD信號(hào)的視頻放大器，對不同照度而隨之改變增益，可使相機(jī)在較大的光照范圍內(nèi)進(jìn)行工作。機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前10頁，總共35頁。3.背光補(bǔ)償：自動(dòng)補(bǔ)償（AGC）以整個(gè)視場平均值來確定（亮背景，暗前景）啟動(dòng)背光補(bǔ)償，則AGC只對前景視場求平均確定增益.4.電子快門：CCD僅輸出快門開啟時(shí)的光電荷信號(hào)，其余時(shí)間則被泄放。最短電子快門為1/1000S.機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前11頁，總共35頁。5.γ校正：光(L)>>CCD>>電(V)>>顯示器>>光.要保持二次轉(zhuǎn)換中的綜合特性具有線性。

6.自平衡（僅用于彩色相機(jī)）：對景物圖像進(jìn)行色溫補(bǔ)償，分為自動(dòng)調(diào)節(jié)和手動(dòng)調(diào)節(jié)兩種。機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前12頁，總共35頁。7.CCD相機(jī)接口光學(xué)接口：C、CS后焦距17.52F46.5信號(hào)接口：RS422：雙絞線，相機(jī)具有110歐終端負(fù)載。CameraLink：控制信號(hào)、視頻信號(hào)、串行通訊。LVDS（低振幅差分信號(hào)）：低電壓和低電壓驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了低噪聲和低功耗。IEEE1394：串行接口（Firewire）,400Mbps.不需要集線器就可以連接63臺(tái)設(shè)備(直連電腦)。機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前13頁，總共35頁。圖像>>鏡頭>>CCD>>A/D>>數(shù)字信息存儲(chǔ).以一系列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)的圖像存儲(chǔ)方式把所攝圖像存放在機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器，并通過專用接口與通用計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)圖像傳輸和計(jì)算機(jī)處理的功能。分辨率高達(dá)3060×2036.四、彩色數(shù)碼相機(jī)機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前14頁，總共35頁?；緟?shù)型號(hào)PowerShotA620上市時(shí)間價(jià)格2005年

2580元有效像素710萬像素光學(xué)變焦倍數(shù)4倍光學(xué)變焦數(shù)碼變焦倍數(shù)4倍數(shù)碼變焦操作模式帶全手動(dòng)功能LCD液晶屏2.0英寸,可旋轉(zhuǎn)液晶屏,約11.4萬像素液晶顯示屏機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前15頁，總共35頁。傳感器類型CCD傳感器傳感器尺寸1/1.8英寸最大分辨率3072×2304光圈范圍F2.8-F4.1白平衡模式自動(dòng),日光,陰天,鎢絲燈,熒光燈,熒光燈_H,水下,自定義快門15-1/2500秒機(jī)身閃光燈內(nèi)置閃光燈,模式:自動(dòng),強(qiáng)制,關(guān)閉,防紅眼,慢速同步外接閃光燈支持外接閃光燈,佳能高能閃光燈ISO感光度50,100,200,400,自動(dòng)曝光模式自動(dòng)曝光,程序曝光,快門優(yōu)先曝光,光圈優(yōu)先曝光,手動(dòng)曝光,場景模式曝光曝光補(bǔ)償-2.0EV-+2.0EV,0.3EV級(jí)調(diào)節(jié)測光方式評價(jià)測光,中央重點(diǎn)平均測光,點(diǎn)測光場景模式肖像,風(fēng)景,焰火,水下,戶內(nèi),夜景,植物,雪景,沙灘,小孩或?qū)櫸?夜晚快照短片拍攝功能有聲短片拍攝功能,AVI(MotionJPEG),640×480(30fps,15fps),320×240(60fps,30fps,15fps),160×120(15fps)拍攝技術(shù)參數(shù)機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前16頁，總共35頁。其它參數(shù)存儲(chǔ)介質(zhì)MMC卡,SD卡,隨機(jī)附帶32MSD卡數(shù)據(jù)接口USB2.0接口,AV接口電池4節(jié)5號(hào)電池重量235g尺寸105×66×49mm配件4節(jié)AA堿性電池,32MSD卡,USB連線,AV連線,腕帶,光盤其它性能支持PictBridge直接打印功能機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前17頁，總共35頁。分辨率1600×1280,1024×768,640×480.色彩深度：專業(yè)的達(dá)到36位或24位。主要性能：當(dāng)前18頁，總共35頁。3.焦距：光學(xué)變焦，數(shù)碼變焦.4.光圈快門：快門1/5000～16s廣角光圈f2.5～f16；長焦光圈f3.8～f24.5.圖像存儲(chǔ)：內(nèi)置存儲(chǔ)卡JPG格式.6.取景器:觀看拍攝效果和編輯修改（液晶）.7.接口功能：RS232、SCSI、USB、1394接口.8.其他功能：自動(dòng)測光、自動(dòng)調(diào)焦、自動(dòng)閃光、自拍.機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前19頁，總共35頁。彩色CCD1、單管CCD彩色攝像機(jī)機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前20頁，總共35頁。2、三管CCD彩色攝像機(jī)分光棱鏡>>三色>>3CCD接收>>

RGB信號(hào)柵狀濾色器>>三色>>3CCD接收>>

RGB信號(hào)（液晶顯示器）機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前21頁，總共35頁。特種CCD圖像傳感器1、微光CCD圖像傳感器（多幀積累）直視夜視儀:微光透視圖像傳感器特點(diǎn)：便于圖像處理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距傳輸或遙控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制直接用于制導(dǎo)、錄像并長期保存。機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前22頁，總共35頁。2、紅外CCD圖像傳感器:主動(dòng)紅外電視攝像：紅外光源+紅外攝像器件（CCD）紅外變像管：把不可見的紅外線轉(zhuǎn)變成可見光。機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前23頁，總共35頁。3、X光CCD圖像傳感器:醫(yī)療影像＋工業(yè)探測(小劑量X光照射,圖像遠(yuǎn)程傳輸)斷骨增高蘭花指機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前24頁，總共35頁。五、常用圖像文件格式BMP840K

GIF24K

JPG40K

TIF840K機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前25頁，總共35頁。六、照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本因素：1、鏡頭的視場：被測物尺寸>>鏡頭視場>>最佳照明（照亮整個(gè)視場）2、照明系統(tǒng)與工作間距：鏡頭到工作距離>>照明系統(tǒng)到工作間距>>光源到工作距離3、工件形貌：工作表面形狀、平坦度、粗糙度、顏色4、成像物鏡匹配：針對確定的成像物鏡進(jìn)行光源設(shè)計(jì)>>劃痕、缺陷、印紋等能被清晰顯現(xiàn)。5、照度自配：根據(jù)CCD的光敏面動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍確定合適的像面照度。機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前26頁，總共35頁。光纖鹵素?zé)舾哳l熒光燈LED光源壽命(h)1000300030000亮度亮暗較亮伺服速度慢慢快形狀自由度小自由度小自由度大顏色色單調(diào)色單調(diào)色彩豐富特性光亮、色溫不變用作光纖導(dǎo)光擴(kuò)散性好大面積均勻照明可變波長,成本低,耗電少機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前27頁，總共35頁。激光光源：

方向性強(qiáng)，單色性好相干信號(hào)，光亮度高。半導(dǎo)體激光光源：體積小，效率高，工作電壓低，多波長。機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前28頁，總共35頁。1、直接型

沐光方式

常用照明方式

當(dāng)前29頁，總共35頁。聚光方式

線型，匯聚光束照明

機(jī)器視覺測量技術(shù)當(dāng)前30頁，總共35頁。2、