理论知识
机器视觉系统中线阵相机和面阵相机的区别
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时间:2021-05-28 09:55:56

     工业相机机器视觉系统中的重要组成部分,其功能就是将光信号转变成有序的电信号,再将该信号模数转换并送到处理器,以完成图像的处理、分析和识别。

     工业相机类型不仅直接决定被采集目标的图像分辨率、图像质量,同时也与整个系统的运行模式直接相关,所以选择合适的工业相机,对于机器视觉系统设计至关重要!

    工业相机按照传感器的结构特性可分为线阵相机面阵相机,线阵与面阵相机都有各自的优点和缺点,在不同的应用环境下选择合适的工业相机类型,至关重要。接下来,盈美智小编将简单介绍一下线阵相机和面阵相机的成像原理以及其应用领域的区别。

图1 Emergent面阵相机(左)与Emergent线阵相机(右)

面阵相机

       面阵相机是以“面”为单位来进行图像采集,面阵相机的传感器拥有更多的感光像素,以矩阵排列,实现的是像素矩阵拍摄。相机拍摄图像中,表现图像细节不是由像素多少决定,是由分辨率决定的(分辨率是由选择的镜头焦距决定的,同一种相机,选用不同焦距的镜头,分辨率就不同,如图2。)就是说,像素的多少不决定图像的分辨率(清晰度),采用大像素相机可以减少拍摄次数,提高测试速度。

图2:同一种相机,选用不同焦距的镜头,分辨率就不同

       面阵相机可以一次性获取完整的目标图像,比线阵相机具有更快的检测速度。大多数常见的检测相机都基于面阵扫描,包括测量面积、形状、尺寸、位置,甚至温度,不过面阵相机每行的信息没有线阵多,帧幅率有限。

线阵相机

       线阵相机,被测视野呈“线”状,其传感器通常只有一行感光元素,以“线”扫描的方式连续拍照,再合成一张巨大的二维图像。

       线阵相机主要应用于高频扫描和高分辨率的场合,如工业、医疗、科研与安全领域的图象处理。典型应用领域是检测连续的材料,例如金属、塑料、纸和纤维等。被检测的物体通常匀速运动 , 利用一台或多台相机对其逐行连续扫描 , 以达到对其整个表面均匀检测。可以对其图象一行一行进行处理 , 或者对由多行组成的面阵图象进行处理。另外线阵相机非常适合测量场合,这要归功于传感器的高分辨率,它可以准确测量到微米。

图3  线阵相机的不同应用场景

       如图3(a),检测圆形或柱形物品时,可能需要使用多台面阵相机,才能覆盖到物品的整个表面。但如果我们将物品置于一台线阵相机前面,然后旋转物品,通过这种方式将图像展开,我们可以采集到整个表面的图像。

       而且,线阵相机也更容易安装到狭小的应用空间,比如在相机必须通过输送带上的滚轴来查看物品底部的情况,如图3(b)。

       另外,相比传统面阵相机,线阵相机通常也能够提供更高的分辨率,满足高分辨率检测要求,如图3(c)。

       由于线阵相机需要物品进行运动来创建图像,它们通常非常适合用于检测处于连续运动状态的产品,如图3(d)。

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