如何根据参数选择合适的工业相机？

高速工业相机是机器视觉检测系统中的核心器件之一，在为一项应用选择相机前，系统设计工程师需要充分了解相机的各项参数指标，以选出最适合应用的高速工业相机，实现性价比最优化。

那么，选择相机前，要了解哪些主要参数呢？

一、分辨率

Q：该如何判断要选择多大的分辨率呢？

A：分辨率是相机最基本的参数，由相机所采用的芯片分辨率决定，在采集图像时，相机的分辨率对检测精度有很大的影响，在对同样大的视场（景物范围）成像时，分辨率越高，对细节的展示就越明显。

海伯森的工业面阵相机分辨率有200万、2500万、6400万三种型号。对于线阵相机而言，分辨率就是传感器水平方向上的像素数，常见有2K、4K、8K、16K等，海伯森线阵工业相机行频可达180K线/秒。

分辨率的选择，主要根据待测物体的尺寸估算出视野大小，再结合精度要求，最后确定需要的高速工业相机分辨率。

例如：若物体尺寸为50mm，则视野可以估算为50×1.2=60mm，若单个像素的精度要求为0.02mm，则分辨率为50×1.2/0.02=3K。

注意：选择相机不一定是分辨率越高就越好，分辨率高带来的图像数据量就大，后期的算法处理就越复杂。

二、帧率/行频

Q：什么是最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）？

A：高速工业相机的最大帧率/行频表示单位时间内相机采集图像的速率。

通常帧率是相对于面阵高速工业相机来说的，单位是fps，如181fps，即相机每秒内最多可采集181帧图像。

行频是相对于线阵高速工业相机来说的，单位是kHz，如80kHz，即相机每秒内最多可采集80000行图像数据。

三、像元尺寸

Q：像元尺寸对成像有哪些影响？

A：像元即影像单元，是组成数字化影像的最小单元。

像元尺寸和像元数（分辨率）共同决定了相机靶面的大小，通常高速工业相机像元尺寸为2μm~14μm。

像元尺寸从某种程度上反映了芯片的对光的响应能力，一般情况下，像元尺寸越大，能够接收到的光子数量越多，在同样的光照条件和曝光时间内产生的电荷数量越多。

四、像素深度

Q：像素深度越大越好吗？

A：像素深度是指每位像素数据的位数，通常用多少比特位表示。一般，每个像素的比特位数多，表达图像细节的能力强，这个像素的灰阶值更加丰富、分得更细，像素的灰阶深度就更深，但同时数据量也越大，影响系统的图像处理速度，因此也需慎重选择。

常见的是8bit、10bit、12bit。分辨率和像素深度共同决定了图像的大小。例如对于像素深度为8bit的500万像素，则整张图片应该有2560×2048×8/8/1024/1024=5MB。

五、动态范围

Q：动态范围是什么？

A：动态范围是用来描述每个像素能够分辨出的灰度等级，宽动态范围能够使场景中亮场和暗场部分的细节同时被清晰的记录下来。

动态范围值越大，意味着高速工业相机可以拍摄物体明暗程度的范围越宽。

六、信噪比

Q：高速工业相机的噪声有哪些？为什么信噪比越大越好？

A：高速工业相机的噪声是指成像过程中不希望被采集到的，实际成像目标之外的信号。

根据欧洲机器视觉协会（EMVA）的EMVA1288标准中定义的相机中的噪声，总体上分为两类：一类是由有效信号带来的散粒噪声，这种噪声对任何相机都是相同的，不可避免；另一类是相机本身固有的与信号无关的噪声，它是由于图像传感器读出电路、相机信号处理与放大电路等带来的噪声，每台相机的固有噪声都不一样。

相机的信噪比定义为图像中信号与噪声的比值（有效信号平均灰度值与噪声均方根的比值），其中信号可以由光强乘以量子效率乘以积分时间来计算，而噪声则指成像过程中所有部分所产生噪声的总和；信噪比越大，则表示混在信号里的杂波越少，图像质量越高，画面越干净，看不到噪波干扰（表现为“颗粒”和“雪花”）；若信噪比越小，则画面上可能呈现较多的“颗粒”和“雪花”，影响图像画面质量。

七、曝光时间

Q：相机曝光时间长好，还是短好？

A：曝光时间是为了将光投射到照相感光材料的感光面上，快门所要打开的时间；视感光材料的感光度和对感光面上的照度而定；曝光时间长，进光量就越大，适合光线条件较差的情况；曝光时间短则适合光线比较好的情况。

八：相机接口

Q：高速工业相机都有哪些接口？

A：高速工业相机通常有三个基础的接口，电源接口、数据接口与镜头接口。

电源接口：顾名思义，用以相机电源输入接口。

数据接口：按照接口标准不同，高速工业相机常用的数据接口有GigE、Camera Link、USB3.0、CoaXPress等类型。

镜头接口：高速工业相机镜头接口种类很多，常用的一般有C接口、CS接口、F接口、M42接口、M72接口等。

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