线阵相机和面阵相机的区别与选型收藏

一、线阵相机    线阵CCD工业相机主要应用于工业、医疗、科研与安全领域的图象处理在机器视觉领域中，线阵工业相机是一类特殊的视觉机器与面阵工业相机相比，它的传感器只有一行感光元素，因此使高扫描频率和高分辨率成为可能。

线阵工业相机的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 , 利用一台或多台工业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。

另外线阵工业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

1、线阵工业相机，机顾名思义是呈“线”状的虽然也是二维图象，但极长，几K的长度，而宽度却只有几个象素的而已一般上只在两种情况下使用这种相机：一、被测视野为细长的带状，多用于滚筒上检测的问题二、需要极大的视野或极高的精度。

2、需要极大的视野或极高的精度的情况下，需要用激发装置多次激发相机，进行多次拍照，再将所拍下的多幅“条”形图象，合并成一张巨大的图因此，用线阵型工业相机，必须用可以支持线阵型工业相机的采集卡 线阵型工业相机价格贵，而且在大的视野或高的精度检测情况下，其检测速度也慢－－一般工业相机的图象是 400K～1M，而合并后的图象有几个M这么大，速度自然就慢了。

二、面阵相机    工业相机像素是指这个工业相机总共有多少个感光晶片，通常用万个为单位表示，以矩阵排列，例如3百万像素、2百万像素、百万像素、40万像素百万像素工业相机的像素矩阵为W*H=1000*1000。

   工业相机分辨率，指一个像素表示实际物体的大小，um*um表示数值越小，分辨率越高    FOV是指工业相机实际拍摄的面积,以毫米×毫米表示FOV是由像素多少和分辨率决定的相同的相机，分辨率越大，它的FOV就越小。

例如1K*1K的相机，分辨率为20um,则他的FOV=1K*20 × 1k*20=20mm ×20mm，如果用30um的分辨率，FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm    在图像中，表现图像细节不是由像素多少决定的，而是由分辨率决定的。

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，分辨率就不同如果采用20um分辨率，对于1mm*0.5mm的零件，它总共占用像素1/0.02 ×0.5/0.02＝50×25个像素，如果采用30um的分辨率，表示同一个元件，则有1/0.03×0.5/0.03=33×17个像素，显然20um的分辨率表现图像细节方面好过30um的分辨率。

   既然像素的多少不决定图像的分辨率（清晰度），那么大像素工业相机有何好处呢？答案只有一个：减少拍摄次数，提高测试速度    1个是1百万像素，另1个是3百万像素，清晰度相同（分辨率均为20um）,第1个相机的FOV是20mm×20mm＝400平方mm，第二个相机的FOV是1200平方mm,拍摄同一个PCB，假设第1个相机要拍摄30个图像，第2个相机则只需拍摄10个图像就可以了。

对于面阵CCD来说，应用面较广，如面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量面阵CCD的优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观缺点是像元总数多，而每行的像元数一般较线阵少，帧幅率受到限制，而线阵CCD的优点是一维像元数可以做得很多，而总像元数角较面阵CCD工业相机少，而且像元尺寸比较灵活，帧幅数高，特别适用于一维动态目标的测量。

以线阵CCD在线测量线径为例，就在不少论文中有所介绍，但在涉及到图像处理时都是基于理想的条件下，而从实际工程应用的角度来讲，线阵CCD图像处理算法还是相当复杂的    由于生产技术的制约，单个面阵CCD的面积很难达到一般工业测量对视场的需求。

线阵CCD 的优点是分辨力高，价格低廉，如TCD1501C型线阵CCD，光敏像元数目为5 000，像元尺寸为7 μm×7 μm×7 μm(相邻像元中心距)该线阵CCD一维成像长度35 mm，可满足大多数测量视场的要求，但要用线阵CCD获取二维图像，必须配以扫描运动，而且为了能确定图像每一像素点在被测件上的对应位置，还必须配以光栅等器件以记录线阵CCD每一扫描行的坐标。

一般看来，这两方面的要求导致用线阵CCD获取图像有以下不足：图像获取时间长，测量效率低；由于扫描运动及相应的位置反馈环节的存在，增加了系统复杂性和成本；图像精度可能受扫描运动精度的影响而降低，最终影响测量精度。

三、 面阵相机和镜头选型已知：被检测物体大小为A*B,要求能够分辨小于C，工作距为D 解答：1. 计算短边对应的像素数 E = B/C，相机长边和短边的像素数都要大于E；2. 像元尺寸 = 物体短边尺寸B / 所选相机的短边像素数；

3. 放大倍率 = 所选相机芯片短边尺寸 / 相机短边的视野范围；4. 可分辨的物体精度 = 像元尺寸 / 放大倍率 （判断是否小于C）；5. 物镜的焦距 = 工作距离 / (1+1 / 放大倍率) 单位：mm；

6. 像面的分辨率要大于 1 / (2*0.1*放大倍率) 单位：lpmm ；以上只针对镜头的主要参数进行计算选择，其他如畸变、景深环境等，可根据实际要求进行选择*针对速度和曝光时间的影响，物体是否有拖影。

已知：确定每次检测的范围为80mm*60mm，200万像素 CCD 相机(1600*1200),相机或物体的运动速度为12m/min = 200mm/s 曝光时间计算：1. 曝光时间 < 长边视野范围 / (长边像素值 * 产品运动速度)。

2. 曝光时间 < 80 mm / (1600∗250 mm/s)； 3. 曝光时间 < 0.00025s ；总结：故曝光时间要小于 0.00025s ，图像才不会产生拖影四、线阵相机的选型•线阵相机的选择取决于传感器尺寸和线速度。

•确定传感器尺寸. (瑕疵或目标物最少有3 或 4 个像素)•例如: FOV = 12”, 最小检测尺寸= 0.005”(FOV/检测尺寸) x (最少像素个数)12/.005 x 3 = 7200 pixels (8K 相机 或 2个4K相机)

• 为了确定相机的线速率，需要图像像素尺寸和产品速度•例如: FOV = 12”, 速度 20”/秒, 8k 相机图像像素尺寸= FOV/ 传感器尺寸12/8192 = 0.001465”需要的最低线速度: 20/0.001465 = 13,654。

• 可以使用Piranha2 8k 18khz 相机 (或 2 Spyder3 4k 18khz 相机)五、线阵相机的同步•用编码器（线触发输入）同步线阵相机和运动产品•单个像素是个正方形.每个像素宽度需要一个编码器脉冲。

如果给的脉冲少了，图像中会缺少部分产品信息如果脉冲给多了，则产品图像过多看着像被“拉伸”•例如: 图像像素尺寸= 0.001465” 速度20”/秒编码器脉冲频率= 20/0.001465 = 13,654

•一个轮子是安装旋转编码器可以得到此频率•例如:每转一周编码器给出1024个脉冲周长= 脉冲数 * 像素尺寸1024 x 0.001465 = 1.5” （周长）•也可以用一个可编程的编码器。

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