机器视觉测量技术2图像采集.ppt
机器视觉测量技术,第二章 图像采集和量化,机器视觉测量技术,1.线性响应：输入物理信号的强度与输出响应信号的强度之间关系是否线性。2.灵敏度：绝对灵敏度用能拾测到的最小光子数表示。相对灵敏度用能使输出发生一级变化所需光子数表示。,一.采集装置的性能指标,机器视觉测量技术,3.信噪比：所采集的图像中有用信号与无用干扰的（能量或强度）比值。4.阴影（不均匀度）：输入物理信号为常数而输出的数字形式不为常数的现象。,机器视觉测量技术,5.象素形状：一般为正方形，但也有其它形状。6.频谱灵敏度：对不同频率辐射的相对灵敏度。,7.快门速度：采集拍摄时间。8.读取速度：信号数据从敏感单元读取的速率。,机器视觉测量技术,面阵CCD的基本特性参数：1、光电转移特性：光电转换因子，一般99.7。2、光谱响应,二.电荷耦合器件 CCD,线阵CCD面阵CCD.（帧转移型，隔列转移型，线转移型）,机器视觉测量技术,3、动态范围：输出信号峰值电压与均方根噪声电压之比.噪声源：电荷注入器件引起的噪声.电荷转移过程中，电荷量变化引起的噪声.实测时产生的噪声.,4、暗电流：正常工作时，MOS电容处于未饱和的非平衡状态，由于热激发产生的少量载流子使系统趋向平衡.,5、拖影：由寄存器电荷移位时留下的剩余电荷量产生.,机器视觉测量技术,7、填充系数：电敏感区域占整个矩阵面的比例.,6、分辨率：面阵CCD，只评价其水平分辨率，用电视线数的评价方法.在一幅图像上，在水平方向能够分辨出的黑白条数.,机器视觉测量技术,三、CCD相机,分类:彩色相机 黑白相机按灵敏度分：普通型(1-3lx),月光型(0.1lx),星光型(0.01lx),红外.按CCD灵敏度尺寸分:1/4,1/3,1/2,1 inch相机.按扫描方式：有面扫描和线扫描方式.面扫描又分为逐行扫描和隔行扫描。按同步方式：内同步,外同步功能相机.,机器视觉测量技术,机器视觉测量技术,CCD相机主要功能调节1.同步方式选择：内同步 外同步（外触发信号）电源同步（电源完成垂直同步）2.自动增益控制：CCD信号的视频放大器，对不同照度而随之改变增益，可使相机在较大的光照范围内进行工作。,机器视觉测量技术,3.背光补偿：自动补偿（AGC）以整个视场平均值来确定（亮背景，暗前景）启动背光补偿，则AGC只对前景视场求平均确定增益.,4.电子快门：CCD仅输出快门开启时的光电荷信号，其余时间则被泄放。最短电子快门为1/1000 S.,机器视觉测量技术,5.校正：,光(L)CCD 电(V)显示器 光.要保持二次转换中的综合特性具有线性。,6.自平衡（仅用于彩色相机）：对景物图像进行色温补偿，分为自动调节和手动调节两种。,机器视觉测量技术,7.CCD相机接口光学接口：C、CS 后焦距17.52 F 46.5信号接口：RS422：双绞线，相机具有110欧终端负载。Camera Link：控制信号、视频信号、串行通讯。LVDS（低振幅差分信号）：低电压和低电压驱动 实现了低噪声和低功耗。IEEE1394：串行接口（Firewire）,400Mbps.不需要集线器就可以连接63台设备(直连电脑)。,机器视觉测量技术,图像 镜头 CCD A/D 数字信息存储.以一系列的二进制数据和标准的图像存储方式把所摄图像存放在机内存储器，并通过专用接口与通用计算机联机，实现图像传输和计算机处理的功能。分辨率高达30602036.,四、彩色数码相机,机器视觉测量技术,机器视觉测量技术,拍摄技术参数,机器视觉测量技术,机器视觉测量技术,分辨率16001280,1024768,640480.色彩深度：专业的达到36位或24位。,主要性能：,机器视觉测量技术,3.焦距：光学变焦，数码变焦.4.光圈快门：快门1/500016 s 广角光圈f2.5f16；长焦光圈f3.8f24.5.图像存储：内置存储卡 JPG格式.6.取景器:观看拍摄效果和编辑修改（液晶）.7.接口功能：RS232、SCSI、USB、1394接口.8.其他功能：自动测光、自动调焦、自动闪光、自拍.,机器视觉测量技术,彩色CCD1、单管CCD彩色摄像机,机器视觉测量技术,2、三管CCD彩色摄像机,分光棱镜 三色 3CCD接收 RGB信号,栅状滤色器 三色 3CCD接收 RGB信号（液晶显示器）,机器视觉测量技术,特种CCD图像传感器1、微光CCD图像传感器（多帧积累）,直视夜视仪:微光透视图像传感器特点：便于图像处理，实现远距传输或遥控，实现自动控制直接用于制导、录像并长期保存。,机器视觉测量技术,2、红外CCD图像传感器:主动红外电视摄像：红外光源+红外摄像器件（CCD）红外变像管：把不可见的红外线转变成可见光。,机器视觉测量技术,3、X光CCD图像传感器:医疗影像工业探测(小剂量X光照射,图像远程传输),断骨增高 兰花指,机器视觉测量技术,五、常用图像文件格式,BMP 840KGIF 24KJPG 40K TIF 840K,机器视觉测量技术,六、照明系统设计,照明系统设计的基本因素：1、镜头的视场：被测物尺寸镜头视场 最佳照明（照亮整个视场）2、照明系统与工作间距：镜头到工作距离 照明系统到工作间距 光源到工作距离3、工件形貌：工作表面形状、平坦度、粗糙度、颜色4、成像物镜匹配：针对确定的成像物镜进行光源设计划痕、缺陷、印纹等能被清晰显现。5、照度自配：根据CCD的光敏面动态响应范围确定合适的像面照度。,机器视觉测量技术,机器视觉测量技术,激光光源：方向性强，单色性好 相干信号，光亮度高。,半导体激光光源：体积小，效率高，工作电压低，多波长。,机器视觉测量技术,1、直接型 沐光方式,常用照明方式,机器视觉测量技术,聚光方式,线型，汇聚光束照明,机器视觉测量技术,2、间接型 低角度方式,均匀，漫射侧照明,机器视觉测量技术,间接型 扁平环状方式,平滑，扩散的顶点光,机器视觉测量技术,间接型 圆顶方式,用于表面光滑的曲面检测,机器视觉测量技术,导光,高明亮度,3、透射型,机器视觉测量技术,4、同轴型,均匀照明反光表面,
