視覺(jué)光源控制器作用（視覺(jué)光源選型）

本文目錄一覽：

• 1、機(jī)器視覺(jué)硬件基礎(chǔ)知識(shí)
• 2、光源相干控制器作用
• 3、機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的硬件和軟件組成成分有哪些
• 4、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)有哪些組成部分？
• 5、光源控制器有兩個(gè)通道則至少可以連接幾個(gè)光源

機(jī)器視覺(jué)硬件基礎(chǔ)知識(shí)

注：這些不過(guò)是網(wǎng)上隨處見(jiàn)得資料，不過(guò)分享出來(lái)還是希望可以幫到別人

可能不懂得名詞：

1.線陣相機(jī) 面陣相機(jī)：

2.泊松分布：

3自動(dòng)光圈：視頻輸入型（視頻信號(hào)從相機(jī)輸送到透鏡來(lái)控制鏡頭上的光圈），DC輸入型（利用相機(jī)上的直流電壓來(lái)直接控制光圈）自動(dòng)鏡頭控制ACL，用于調(diào)整設(shè)定測(cè)光系統(tǒng)，一般無(wú)需調(diào)整，但拍攝中有亮度極高的目標(biāo)，會(huì)有屏幕全部變白（白電平削波現(xiàn)象），此時(shí)需要調(diào)整

4.相機(jī)動(dòng)態(tài)范圍：

5.空間分辨率：

6.光源控制器：光源控制器/1263110?fr=aladdin

相機(jī)

相機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

1.1? 相機(jī)主要參數(shù)

1.1.1芯片類型

圖像傳感器（CCD或CMOS芯片）。

1.1.2分辨率

面陣相機(jī)分辨用水平和垂直兩個(gè)分辨率表示，線掃相機(jī)用多少k。

1.1.3幀率

面陣相機(jī)用fps，線陣相機(jī)用行頻KHz。（12Khz表示1s采集12000行圖像數(shù)據(jù)）

1.1.4噪聲

噪聲不希望被采集，一種是有效信號(hào)帶來(lái)的符合泊松分布的統(tǒng)計(jì)漲落噪聲（散粒噪聲），自身固有圖像傳感器讀出電路，相機(jī)信號(hào)處理與放大電路帶來(lái)的噪聲

1.1.5信噪比

圖像中信號(hào)與噪聲的比值，信噪比越高，圖像質(zhì)量越好

1.1.6動(dòng)態(tài)范圍

相機(jī)探測(cè)光信號(hào)的范圍，用倍數(shù)，dB或Bit等方式表示，數(shù)值越大，相機(jī)對(duì)不同的光照強(qiáng)度有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，（一種光學(xué)，飽和最大光強(qiáng)與等價(jià)與噪聲輸出的光強(qiáng)的比值，芯片特性決定。第二種，電子動(dòng)態(tài)范圍，飽和電壓和噪聲電壓之間的比值。）固定相機(jī)是一個(gè)定值，不變化。

1.1.7像元尺寸及深度

1.1.7.1像元深度

相機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)，即像元灰度值，具有特殊的比特位數(shù)，稱為像元深度，定義了灰度從暗到明的階數(shù)，階數(shù)越高會(huì)增加測(cè)量精度，也會(huì)降低系統(tǒng)速度，提高集成難度

1.1.7.2像元尺寸

像元尺寸指芯片像元陣列上每個(gè)像元的實(shí)際物理尺寸，通常有14，10，9，7，6.45，3.75（單位，um）

1.1.8相機(jī)接口

相機(jī)與鏡頭的接口：C,F,CS

相機(jī)傳輸線的接口：camera link接口，Gige網(wǎng)口，1394B，USB等

1.1.9光譜響應(yīng)

芯片對(duì)于不同光波長(zhǎng)光線的相應(yīng)能力，通常由光譜響應(yīng)曲線給出。

注意：選擇和評(píng)估相機(jī)主要從上述9各方面考慮，通過(guò)技術(shù)指標(biāo)、實(shí)際測(cè)試樣品，提供相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。

相機(jī)連接與驅(qū)動(dòng)安裝

使用與設(shè)置

相機(jī)成像調(diào)整

鏡頭

簡(jiǎn)述：相當(dāng)于晶狀體，當(dāng)圖像不清楚調(diào)整鏡頭的后焦點(diǎn)，改變芯片與鏡頭基準(zhǔn)面的距離。

鏡頭分類

1.1

外形分類尺寸分類光圈分類變焦分類焦距分類

球面鏡頭 1” 25mm自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦長(zhǎng)焦距

非球面鏡頭1/2” 3mm手動(dòng)光圈手動(dòng)變焦標(biāo)準(zhǔn)鏡頭

針孔鏡頭1/3” 8.5mm固定光圈固定焦距廣角鏡頭

魚(yú)眼鏡頭2/3” 17mm

1.2 以鏡頭分類

1.2.1 鏡頭安裝

所有的相機(jī)鏡頭，CCD相機(jī)的鏡頭安裝有 C口，CS口，F(xiàn)接口，V接口

C口和CS口兩者螺紋相同，但兩者從鏡頭到感光表面的距離不同

C安裝座：從鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離是17.526mm

CS安裝座：特種C安裝，此時(shí)應(yīng)將相機(jī)前部的墊圈取下再安裝鏡頭，其鏡頭安裝基準(zhǔn)面到焦點(diǎn)的距離是12.5mm

F接口鏡頭（后截距46.55mm）是尼康鏡頭的接口標(biāo)準(zhǔn)，一般相機(jī)靶面大于1英寸時(shí)需用F口的鏡頭。

V口鏡頭 ，施耐德鏡頭標(biāo)準(zhǔn)，用于相機(jī)靶面較大或特殊用途的鏡頭

1.2.2 鏡頭規(guī)格

相機(jī)鏡頭規(guī)格=相機(jī)CCD尺寸（如相機(jī)的CCD靶面大小為1/2英寸，鏡頭應(yīng)選1/2英寸）

1.2.3光圈分類

手動(dòng)/自動(dòng)，配合相機(jī)使用。手動(dòng)適合亮度不變的場(chǎng)景。自動(dòng)適合亮度變化的場(chǎng)景。注，見(jiàn)“問(wèn)題”。

光圈環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)光圈環(huán)，光通量就會(huì)變化，光通量即光圈，F(xiàn)表示。F=f(焦距)/D（鏡頭實(shí)際口徑），F(xiàn)越小光圈越大

自動(dòng)光圈鏡頭場(chǎng)景選擇：太陽(yáng)光直射等非常亮的情況下，自動(dòng)光圈鏡頭有交款的動(dòng)態(tài)范圍。/要求再整個(gè)視野有良好的聚焦時(shí)，用自動(dòng)光圈鏡頭有更大的景深。/要求izai光亮上因光信號(hào)導(dǎo)致的模糊最小時(shí)，使用自動(dòng)光圈

1.2.4鏡頭視場(chǎng)

標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸CCD相機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為12mm，在1/3英寸CCD相機(jī)中，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距定為8mm。

廣角鏡頭：視角90度以上，焦距可小于幾毫米?？商峁拸V的視景。

遠(yuǎn)攝鏡頭：視角20度以內(nèi)，焦距可以達(dá)到機(jī)密甚至幾十米，遠(yuǎn)距離情況下，物體放大，觀察范圍縮小

變倍鏡頭：伸縮鏡頭，手動(dòng)/電動(dòng)兩種

可變焦點(diǎn)鏡頭：介于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭與廣角鏡頭之間，焦距連續(xù)可變

針孔鏡頭：幾毫米

1.2.5鏡頭焦距

短焦距鏡頭：因入射角較寬，可提供一個(gè)較寬廣的視野。

中焦距鏡頭：標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，焦距長(zhǎng)度視CCD的尺寸而定。

長(zhǎng)焦距鏡頭：因入射角較狹窄，故僅能提供狹窄的視野，適合長(zhǎng)距離監(jiān)視。

變焦距鏡頭：通常電動(dòng)式，可做以上三種鏡頭使用

選擇鏡頭的技術(shù)依據(jù)

2.1鏡頭的成像尺寸

應(yīng)該和CCD靶面尺寸一致，有1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸等規(guī)格。

2.2 鏡頭的畸變

畸變是視野中局部放大倍數(shù)不一制造的圖像扭曲

畸變不可避免，鏡頭越好，畸變?cè)叫。瑥V角畸變大，遠(yuǎn)心畸變小，同一種工藝，焦距越長(zhǎng)，畸變?cè)叫?/p>

2.3鏡頭分辨率

描述鏡頭質(zhì)量的內(nèi)在指標(biāo)是鏡頭的光學(xué)傳遞與畸變

但對(duì)于用戶，需要了解的僅僅是鏡頭的空間分辨率,每毫米能夠分辨的黑白條紋數(shù)為計(jì)量單位，計(jì)算公式為：鏡頭分辨率N=180/畫(huà)幅格式的高度

CCD靶面大小已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化：

如1/2英寸相機(jī)，其靶面為寬6.4mm*高4.8mm 因此對(duì)1/2英寸格式的CCD靶面，鏡頭的最低分辨率應(yīng)為38對(duì)線/mm

1/3英寸相機(jī)為寬4.8mm*高3.6mm，對(duì)1/3英寸格式相機(jī)，鏡頭的分辨率應(yīng)大于50對(duì)線，

相機(jī)靶面越小，對(duì)鏡頭分辨率越高

2.4鏡頭焦距與視野角度

首先根據(jù)相機(jī)到被監(jiān)控目標(biāo)的距離，選擇鏡頭的焦距，鏡頭焦距 f 確定后，由相機(jī)靶面決定了視野。

2.5光圈或通光量

鏡頭的通光量以鏡頭的焦距和通光孔徑的比值來(lái)衡量，以F為單位每個(gè)鏡頭上都有最大F值，通光量與F值的平方成反比，F(xiàn)值越小，則光圈越大。所以應(yīng)根據(jù)被監(jiān)控部分的光線變化程度來(lái)選擇是手動(dòng)光圈還是自動(dòng)光圈。

3.變焦鏡頭（zoom lens）

變焦鏡頭有手動(dòng)伸縮鏡頭和自動(dòng)伸縮鏡頭兩大類。伸縮鏡頭由于在一個(gè)鏡頭內(nèi)能夠使鏡頭焦距在一定范圍內(nèi)變化，因此可以使被監(jiān)控的目標(biāo)放大或縮小，所以也常被稱為變倍鏡頭。典型的光學(xué)放大規(guī)格有6倍（6.0~36mm，F(xiàn)1.2）、8倍（4.5~36mm，F(xiàn)1.6）、10倍（8.0~80mm，F(xiàn)1.2）、12倍（6.0~72mm，F(xiàn)1.2）、20倍（10~200mm，F(xiàn)1.2）等檔次，并以電動(dòng)伸縮鏡頭應(yīng)用最普遍。

為增大放大倍數(shù)，除光學(xué)放大外還可施以電子數(shù)碼放大。在電動(dòng)伸縮鏡頭中，光圈的調(diào)整有三種，即：自動(dòng)光圈、直流驅(qū)動(dòng)自動(dòng)光圈、電動(dòng)調(diào)整光圈。其聚焦和變倍的調(diào)整，則只有電動(dòng)調(diào)整和預(yù)置兩種，電動(dòng)調(diào)整是由鏡頭內(nèi)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，而預(yù)置則是通過(guò)鏡頭內(nèi)的電位計(jì)預(yù)先設(shè)置調(diào)整停止位，這樣可以免除成像必須逐次調(diào)整的過(guò)程，可精確與快速定位。在球形罩一體化攝像系統(tǒng)中，大部分采用帶預(yù)置位的伸縮鏡頭。

另一項(xiàng)令用戶感興趣的則是快速聚焦功能，它由測(cè)焦系統(tǒng)與電動(dòng)變焦反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成。

4. 鏡頭與相機(jī)CCD的關(guān)系

所有鏡頭都只能再一定范圍內(nèi)清晰成像，最大兼容CCD 尺寸指鏡頭能支持的最大清晰成像范圍。再實(shí)際選擇相機(jī)和鏡頭時(shí)。要注意所選擇的鏡頭最大兼容CCD尺寸要大于或等于所選擇相機(jī)芯片尺寸，

5.不同種類鏡頭的應(yīng)用范圍

手動(dòng)光圈鏡頭 —— 光照穩(wěn)定

自動(dòng)光圈鏡頭 —— 光照變化大，不是用來(lái)監(jiān)視某個(gè)固定目標(biāo)

以上又有定焦距（光圈）鏡頭自動(dòng)光圈鏡頭和自動(dòng)變焦鏡頭

定焦距（光圈）鏡頭，一般與電子快門(mén)配套，適用于室內(nèi)某個(gè)固定目標(biāo)的監(jiān)視

定焦距又分為長(zhǎng)焦距鏡頭，中焦距鏡頭，短焦距鏡頭。

中焦距鏡頭是焦距與成像尺寸相近的鏡頭

短焦距鏡頭（廣角）是焦距小于成像尺寸的鏡頭，該鏡頭焦距通常28mm以下，用于照明條件差，監(jiān)視范圍寬的場(chǎng)景

長(zhǎng)焦距鏡頭（望遠(yuǎn)）這類鏡頭的焦距一般在150mm以上，用于監(jiān)視較遠(yuǎn)的景物

以上為選擇和評(píng)估鏡頭時(shí)需要重點(diǎn)考慮的方面，通過(guò)技術(shù)指標(biāo)、實(shí)際測(cè)試樣品，提供相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行評(píng)估。

光源

機(jī)器視覺(jué)光源直接影響到圖像的質(zhì)量，進(jìn)而影響到系統(tǒng)的性能。

光源在機(jī)器視覺(jué)里的重要作用

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心是圖像采集和處理，光源對(duì)于圖像采集直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和至少30%的應(yīng)用效果?？梢允菆D像中的目標(biāo)信息與背景信息得到最佳分離。

1.1光源的作用

1.1.1 提高目標(biāo)亮度；

1.1.2 有利于圖像處理的成像效果

1.1.3 克服光干擾

1.1.4 用作測(cè)量的工具或參照

1.2 光源分類及其特點(diǎn)

要求: 明亮，均勻，穩(wěn)定

1.2.1 主要分為三種高頻熒光燈，光纖鹵素?zé)簦琇ED光源。

目前LED最常用，主要特點(diǎn)：

形狀，尺寸，角度任意

各種顏色，隨時(shí)調(diào)亮

壽命長(zhǎng)，可特殊設(shè)計(jì)

反應(yīng)快，10微妙可達(dá)到最大亮度

電源外出發(fā)，可做頻閃燈

成本低

光源相干控制器作用

光源控制器作用:

1.亮度無(wú)級(jí)控制；

2.短路保護(hù)；

3.外部觸發(fā)輸入：將外部信號(hào)，如攝像機(jī)的觸發(fā)信號(hào)輸入至控制器， 可以使光源進(jìn)行頻閃照明，從而大大延 長(zhǎng)光源的壽命。

光的相干(coherence)指的是兩個(gè)光的波動(dòng)（光波）在傳播過(guò)程中保持著相同的相位差，具有相同的頻率，或者有完全一致的波形。

機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的硬件和軟件組成成分有哪些

根據(jù)我在廣東粵為工業(yè)機(jī)器人學(xué)院學(xué)習(xí)的知識(shí)所知：機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)由攝像頭（相當(dāng)于眼睛）、傳感器、機(jī)器人主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等部件構(gòu)成

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)有哪些組成部分？

機(jī)器視覺(jué)主要由5部分組成：照明、鏡頭、相機(jī)、圖像采集卡、視覺(jué)處理器。

照明：照明是影響機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)輸入的重要因素，它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。由于沒(méi)有通用的機(jī)器視覺(jué)光源照明設(shè)備，所以針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例，要選擇相應(yīng)的照明裝置，以達(dá)到最佳效果。光源可分為可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光。常用的幾種可見(jiàn)光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。可見(jiàn)光的缺點(diǎn)是光能不能保持穩(wěn)定。

鏡頭：

鏡頭選擇應(yīng)注意：焦距；目標(biāo)高度 ；影像高度 ；放大倍數(shù) ；影像至目標(biāo)的距離 ；中心點(diǎn) / 節(jié)點(diǎn) ；畸變。

相機(jī)：按照不同標(biāo)準(zhǔn)可分為：標(biāo)準(zhǔn)分辨率數(shù)字相機(jī)和模擬相機(jī)等。要根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合選不同的相機(jī)和高分辨率相機(jī):線掃描CCD和面陣CCD；單色相機(jī)和彩色相機(jī)。

圖像采集卡：圖像采集卡只是完整的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的一個(gè)部件，但是它扮演一個(gè)非常重要的角色。圖像采集卡直接決定了攝像頭的接口：黑白、彩色、模擬、數(shù)字等等。

視覺(jué)處理器：視覺(jué)處理器集采集卡與處理器于一體。以往計(jì)算機(jī)速度較慢時(shí)，采用視覺(jué)處理器加快視覺(jué)處理任務(wù)。

光源控制器有兩個(gè)通道則至少可以連接幾個(gè)光源

兩個(gè)光源。至少兩線圖像傳感器采集每個(gè)光源下的被測(cè)物體圖像，所以光源控制器有兩個(gè)通道則至少可以連接兩個(gè)光源。光源控制器是指用于控制光源亮度并控制光源照明狀態(tài)的控制器。