相机学习笔记——工业相机的基本参数

0、相机分类

        图像颜色不同可以分为黑白相机和彩色相机：相同分辨率下，黑白工业相机相比彩色工业相机精度更高，检测图像边缘时，黑白工业相机成像效果更好。

        芯片类型不同可以分为CCD相机和CMOS相机：CCD工业相机具有体积小重量轻、低功耗、响应速度快、像素集成度高等优势，CMOS工业相机具有高速成像、高帧率、高性价比等优势。

一、分辨率和像素大小

        分辨率是相机最基本的参数，由相机所采用的芯片分辨率决定，在采集图像时，相机的分辨率对检测精度有很大的影响，在对同样大的视场（景物范围）成像时，分辨率越高，对细节的展示越明显。        

        分辨率是指图像中能够分辨出的最小细节，通常以像素为单位表示。

        像素大小决定了图像的细节清晰度，像素越小，图像细节越清晰。

二、曝光时间和帧率
        曝光时间是为了将光投射到照相感光材料的感光面上，快门所要打开的时间。曝光时间和实际的帧率成反比，也就是曝光时间越长，实际的采集帧率会越低，一般为3um-10ms。

        曝光时间是指相机感光元件接收光线的时间，影响图像的亮度和清晰度。

        帧率是指相机每秒钟能够采集的图像帧数，影响图像的流畅度和实时性。

三、动态范围和信噪比
        动态范围是用来描述每个像素能够分辨出的灰度等级，宽动态范围能够使场景中亮场和暗场部分的细节同时被清晰的记录下来。动态范围值越大，意味着工业相机可以拍摄物体明暗程度的范围越宽。常见的值为50-80db。       

        动态范围是指相机能够捕捉到的亮度范围，影响图像的对比度和细节表现。

        信噪比是指图像中有用信号与噪声信号的比值，影响图像的清晰度和质量。

四、接口类型和传输速度
        接口类型决定了相机与其他设备的连接方式，常见的接口有CameraLink、GigE Vision、USB等。

        传输速度影响图像数据的传输效率和实时性，需要根据应用需求选择合适的传输速度。

五、 视场

        视场（Field of View，FOV）指成像系统中图像传感器可以监测到的最大区域。在机器视觉系统设计时，考虑到一般都会使被检测目标尽量填满整视场，因此常用视场大小代替目标的最大长度Lmax来计算视觉系统的像素分辨率。

六、焦距
        焦距就是从镜头的中心点到胶平面（胶片或CCD）上所形成的清晰影像之间的距离，注意区分相机的焦距与单片凸透镜的焦距是两个概念，因为相机上安装的镜头是多片薄的凸透镜组成，单片凸透镜的焦距是平行光线汇聚到一点，这点到凸透镜中心的距离。焦距的大小决定着视角大小，焦距数值小，视角大，所观察的范围也大；焦距数值大，视角小，观察范围小。
标准镜头的视角约50度左右，这是人单眼在头和眼不转动的情况下所能看到的视角，从标准镜头中观察的感觉与我们平时所见的景物基本相同。

七、光圈

        光圈是一个用来控制光线通过镜头，进入机身内感光面光量的装置。它通常是在镜头内，通过面积可变的孔径光栅来达到控制镜头通光量。
除了调整进光量之外，光圈还有一个重要的作用：调整画面的景深。用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量，每个镜头上都标有最大F值

八、景深

        景深是指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，其影像仍然清晰的范围。景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化，光圈越大，景深越小（浅），光圈越小，景深越大（深）。焦距越长，景深越小，焦距越短，景深越大。距离拍摄物体越近时，景深越小，拍摄距离约远，景深越大。

九、工作距离（Workingdistance,WD）

        镜头第一个工作面到被测物体距离。

十、亮度

        亮度指照射在景物或图像上光线的明暗程度。图像亮度增加时，就会显得耀眼或刺眼，亮度越小时，图像就会显得灰暗。

十一、对比度

        对比度指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大，差异范围越小代表对比越小。

十二、饱和度

        饱和度是指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度。饱和度取决于该色中含色成分和消色成分（灰色）的比例。含色成分越大，饱和度越大；消色成分越大，饱和度越小。

十三、锐度

        锐度，有时也叫“清晰度”，它是反映图像平面清晰度和图像边缘锐利程度的一个指标。高锐度是一把双刃剑，一方面，它使得画面的视觉效果变得清晰，另一方面，由于对比的提高，又会将一些原本并不讨好的主要细节进行放大。