視覺光源控制器芯片的作用（視覺光源控制的原理）

本文目錄一覽：

• 1、機器視覺光源，它的用處在哪里？
• 2、光源相干控制器作用
• 3、控制芯片組中各主要芯片的作用是什么
• 4、機器視覺硬件基礎(chǔ)知識

機器視覺光源，它的用處在哪里？

機器視覺系統(tǒng)中，光源的作用：

1、照明目標，提高目標亮度；

2、形成最有利于圖像處理的成像效果；

3、克服壞境光的干擾，保證圖像的穩(wěn)定性；

4、用作測量的工具和參照。

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光源相干控制器作用

光源控制器作用:

1.亮度無級控制；

2.短路保護；

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

光的相干(coherence)指的是兩個光的波動（光波）在傳播過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。

控制芯片組中各主要芯片的作用是什么

控制芯片組（Chipset）。作為主板的一部分，控制芯片組在主板上起著核心作用?？刂菩酒M一般有兩塊（稱南橋和北橋），用于控制和協(xié)調(diào)計算機系統(tǒng)各部件的運行，主要控制著內(nèi)存I/O、總線I/O，集成了硬盤控制器，負責處理中斷請求（IRQ）和直接內(nèi)存訪問（DMA）等。

其中，北橋芯片負責管理二級高速緩存、決定支持內(nèi)存的類型及最大容量、支持AGP高速圖形接口、與PCI總線的橋接及連接鍵盤、鼠標接口等。南橋芯片則負責連接USB接口總線、ATA接口、普通串行和并行接口、ISA總線的橋接等。

　系統(tǒng)的芯片組一旦確定，整個系統(tǒng)的定型和選件變化范圍也就隨之確定，即芯片組決定了繼續(xù)計算機系統(tǒng)中各個部件的選型，它不能像CPU、內(nèi)存等其它部件進行簡單的升級。

它的性能優(yōu)劣關(guān)系到CPU功能的發(fā)揮，因此人們將它比做神經(jīng)中樞。

機器視覺硬件基礎(chǔ)知識

注：這些不過是網(wǎng)上隨處見得資料，不過分享出來還是希望可以幫到別人

可能不懂得名詞：

1.線陣相機 面陣相機：

2.泊松分布：

3自動光圈：視頻輸入型（視頻信號從相機輸送到透鏡來控制鏡頭上的光圈），DC輸入型（利用相機上的直流電壓來直接控制光圈）自動鏡頭控制ACL，用于調(diào)整設(shè)定測光系統(tǒng)，一般無需調(diào)整，但拍攝中有亮度極高的目標，會有屏幕全部變白（白電平削波現(xiàn)象），此時需要調(diào)整

4.相機動態(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

相機基礎(chǔ)知識

1.1? 相機主要參數(shù)

1.1.1芯片類型

圖像傳感器（CCD或CMOS芯片）。

1.1.2分辨率

面陣相機分辨用水平和垂直兩個分辨率表示，線掃相機用多少k。

1.1.3幀率

面陣相機用fps，線陣相機用行頻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，一種是有效信號帶來的符合泊松分布的統(tǒng)計漲落噪聲（散粒噪聲），自身固有圖像傳感器讀出電路，相機信號處理與放大電路帶來的噪聲

1.1.5信噪比

圖像中信號與噪聲的比值，信噪比越高，圖像質(zhì)量越好

1.1.6動態(tài)范圍

相機探測光信號的范圍，用倍數(shù)，dB或Bit等方式表示，數(shù)值越大，相機對不同的光照強度有更強的適應(yīng)能力，（一種光學，飽和最大光強與等價與噪聲輸出的光強的比值，芯片特性決定。第二種，電子動態(tài)范圍，飽和電壓和噪聲電壓之間的比值。）固定相機是一個定值，不變化。

1.1.7像元尺寸及深度

1.1.7.1像元深度

相機輸出的數(shù)字信號，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)越高會增加測量精度，也會降低系統(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像元的實際物理尺寸，通常有14，10，9，7，6.45，3.75（單位，um）

1.1.8相機接口

相機與鏡頭的接口：C,F,CS

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

1.1.9光譜響應(yīng)

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

注意：選擇和評估相機主要從上述9各方面考慮，通過技術(shù)指標、實際測試樣品，提供相關(guān)數(shù)據(jù)進行評估。

相機連接與驅(qū)動安裝

使用與設(shè)置

相機成像調(diào)整

鏡頭

簡述：相當于晶狀體，當圖像不清楚調(diào)整鏡頭的后焦點，改變芯片與鏡頭基準面的距離。

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自動光圈電動變焦長焦距

非球面鏡頭1/2” 3mm手動光圈手動變焦標準鏡頭

針孔鏡頭1/3” 8.5mm固定光圈固定焦距廣角鏡頭

魚眼鏡頭2/3” 17mm

1.2 以鏡頭分類

1.2.1 鏡頭安裝

所有的相機鏡頭，CCD相機的鏡頭安裝有 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：從鏡頭安裝基準面到焦點的距離是17.526mm

CS安裝座：特種C安裝，此時應(yīng)將相機前部的墊圈取下再安裝鏡頭，其鏡頭安裝基準面到焦點的距離是12.5mm

F接口鏡頭（后截距46.55mm）是尼康鏡頭的接口標準，一般相機靶面大于1英寸時需用F口的鏡頭。

V口鏡頭 ，施耐德鏡頭標準，用于相機靶面較大或特殊用途的鏡頭

1.2.2 鏡頭規(guī)格

相機鏡頭規(guī)格=相機CCD尺寸（如相機的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/自動，配合相機使用。手動適合亮度不變的場景。自動適合亮度變化的場景。注，見“問題”。

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

自動光圈鏡頭場景選擇：太陽光直射等非常亮的情況下，自動光圈鏡頭有交款的動態(tài)范圍。/要求再整個視野有良好的聚焦時，用自動光圈鏡頭有更大的景深。/要求izai光亮上因光信號導致的模糊最小時，使用自動光圈

1.2.4鏡頭視場

標準鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸CCD相機中，標準鏡頭焦距定為12mm，在1/3英寸CCD相機中，標準鏡頭焦距定為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。

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

變倍鏡頭：伸縮鏡頭，手動/電動兩種

可變焦點鏡頭：介于標準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，可提供一個較寬廣的視野。

中焦距鏡頭：標準鏡頭，焦距長度視CCD的尺寸而定。

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

變焦距鏡頭：通常電動式，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，畸變越小，廣角畸變大，遠心畸變小，同一種工藝，焦距越長，畸變越小

2.3鏡頭分辨率

描述鏡頭質(zhì)量的內(nèi)在指標是鏡頭的光學傳遞與畸變

但對于用戶，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)為計量單位，計算公式為：鏡頭分辨率N=180/畫幅格式的高度

CCD靶面大小已經(jīng)標準化：

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

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

相機靶面越小，對鏡頭分辨率越高

2.4鏡頭焦距與視野角度

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

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衡量，以F為單位每個鏡頭上都有最大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選擇是手動光圈還是自動光圈。

3.變焦鏡頭（zoom lens）

變焦鏡頭有手動伸縮鏡頭和自動伸縮鏡頭兩大類。伸縮鏡頭由于在一個鏡頭內(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)控的目標放大或縮小，所以也常被稱為變倍鏡頭。典型的光學放大規(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，并以電動伸縮鏡頭應(yīng)用最普遍。

為增大放大倍數(shù)，除光學放大外還可施以電子數(shù)碼放大。在電動伸縮鏡頭中，光圈的調(diào)整有三種，即：自動光圈、直流驅(qū)動自動光圈、電動調(diào)整光圈。其聚焦和變倍的調(diào)整，則只有電動調(diào)整和預置兩種，電動調(diào)整是由鏡頭內(nèi)的馬達驅(qū)動，而預置則是通過鏡頭內(nèi)的電位計預先設(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，大部分采用帶預置位的伸縮鏡頭。

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

4. 鏡頭與相機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。再實際選擇相機和鏡頭時。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芯片尺寸，

5.不同種類鏡頭的應(yīng)用范圍

手動光圈鏡頭 —— 光照穩(wěn)定

自動光圈鏡頭 —— 光照變化大，不是用來監(jiān)視某個固定目標

以上又有定焦距（光圈）鏡頭自動光圈鏡頭和自動變焦鏡頭

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

定焦距又分為長焦距鏡頭，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)視范圍寬的場景

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

以上為選擇和評估鏡頭時需要重點考慮的方面，通過技術(shù)指標、實際測試樣品，提供相關(guān)數(shù)據(jù)來進行評估。

光源

機器視覺光源直接影響到圖像的質(zhì)量，進而影響到系統(tǒng)的性能。

光源在機器視覺里的重要作用

機器視覺系統(tǒng)的核心是圖像采集和處理，光源對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。可以是圖像中的目標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 用作測量的工具或參照

1.2 光源分類及其特點

要求: 明亮，均勻，穩(wěn)定

1.2.1 主要分為三種高頻熒光燈，光纖鹵素燈，LED光源。

目前LED最常用，主要特點：

形狀，尺寸，角度任意

各種顏色，隨時調(diào)亮

壽命長，可特殊設(shè)計

反應(yīng)快，10微妙可達到最大亮度

電源外出發(fā)，可做頻閃燈

成本低