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线阵相机与面阵相机的对比

作者:康耐德智能 浏览:222 发表时间:2020-06-10 09:33:57 来源:网络资源

线阵相机,顾名思义是被测视野呈“线”状,它的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。在某些应用中,如高频扫描和高分辨率的场合,相比面阵相机,线阵相机具有特定的优势。举例来说,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。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。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。



相比线阵相机,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。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。相机像素通常用万为单位表示,以矩阵排列,比如1百万像素相机的像素矩阵为W x H(宽 x 高)=1000 x 1000。相机的分辨率是指一个像素表示实际物体的大小,用um x um表示,数值越小,分辨率越高。分辨率是由选择的工业镜头焦距决定的,同一种[工业相机],选用不同焦距的镜头,分辨率就不同。在表现图像细节方面,不是由工业相机的像素多少来决定的,而是由分辨率决定的。同等分辨率条件下,像素越多,可以成像的区域面积越大。虽然清晰度并不是由像素决定,但是像素大的工业相机,可以减少拍照次数,从而提高了速度。


无论线阵相机还是面阵相机都只能实现2D成像,缺乏深度的信息,随着检测精度和应用场景复杂度的增加,2D相机越来越难堪重任,可以测量距离和进行三维建模的3D相机应运而生。随着3D视觉技术不断突破,3D相机在精度、速度和灵活度方面远超2D相机,在许多传统视觉“痛点性应用场景”中大显身手。



2D检测和3D检测的差异比较:2D检测根据灰度信息进行外观尺寸的检测和识别,而3D检测则利用包含高度信息在内的(XYZ坐标)条件进行检测辨别。


飞行时间是从Time of Flight直译过来的,简称ToF。其测距原理是通过连续发射经过调制的特定频率的光脉冲(一般为不可见光)到被观测物体上,然后接收从物体反射回去的光脉冲,通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来计算被测物体离相机的距离。


结构光法就是使用提前设计好的具有特殊结构的图案(比如离散光斑、条纹光、编码结构光等),将图案投影到三维空间物体表面上,使用另外一个工业相机观察在三维物理表面成像的畸变情况。如果结构光图案投影在该物体表面是一个平面,那么观察到的成像中结构光的图案就和投影的图案类似,没有变形,只是根据距离远近产生一定的尺度变化。但是,如果物体表面不是平面,那么观察到的结构光图案就会因为物体表面不同的几何形状而产生不同的扭曲变形,而且根据距离的不同而不同,根据已知的结构光图案及观察到的变形,就能根据算法计算被测物的三维形状及深度信息。



双目立体视觉法仿人眼成像原理,通过计算空间中同一个物体在两个工业相机成像的视差得到物体离相机的距离,其算法也是根据三角关系计算。


纵观机器视觉的发展,主要经历了从黑白到彩色、从低分辨率到高分辨率、从静态到动态、从2D走向3D演变过程,工业相机作为核心硬件,其技术的迭代变化也是遵循相应的发展。随着工业自动化以及机器视觉应用领域多元化发展,工业相机市场也随着机器市场的火热而水涨船高。



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