面阵相机原理及应用收藏

    工业相机是机器视觉系统必不可少的核心组件，根据不同的类别有不同的分类标准比如按传感器的结构特性分类，可分为面阵相机与线阵相机两种其中，面阵相机是以面为单位来进行图像采集，可以一次性获取完整的目标图像，并能及时进行图像采集的相机。

在目标物体的形状、尺寸，位置等方面的应用上发挥着至关重要的成像作用     随着技术的发展和需要，面阵相机按照其图像传感器的结构或排列方式的不同，分为帧转移、隔列转移、线转移以及全帧转移四种类型，每种类型都有着各自的特点。

      1、帧转移面阵相机     帧转移面阵相机的CCD图像传感器是由成像区、暂存区和水平移位寄存器这三部分构成的成像区是由并行排列的若干个电荷耦合沟道组成的，暂存区的结构和单元数目都与成像区相同，暂存区与水平移位寄存器均被金属铝所遮蔽。

    帧转移面阵相机的特点就在于其结构简单、填充因子较大以及势阱容量较高，但快门速度不快等方面    2、隔列转移面阵相机     隔列转移面阵相机的CCD图像传感器的成像单元是呈二维排列其中每列成像单元都会被遮光的读出寄存器及沟阻隔开，成像单元与读出寄存器之间还有转移控制栅。

    隔列转移面阵相机是在PAL电视制式模式下进行工作的，最终在输出端得到与光学图像对应的视频信号，完成成像过程隔列转移面阵相机与帧转移面阵相机相比，转移速度较快，但像元密度较低    3、线转移面阵相机 。

    线转移面阵相机的CCD图像传感器与前面两种相机相比，取消了存储区，多了一个线寻址电路其成像单元是一行行地紧密排列成面阵的，与帧转移面阵相机CCD的成像区类似，但其每一行都有确定的地址    线转移面阵相机具有有效光敏面积大、转移速度快、转移效率高的优势，但电路较为复杂也使得其应用范围受到了很大的限制。

    4、全帧转移面阵相机     相比之下，全帧转移面阵相机的CCD图像传感器的结构就相对简单多了，其没有暂存区，也没有垂直移位寄存器它提供了最大的填充因子，每个像元既可以收集光电荷，又能实现电荷转移。

    全帧转移面阵相机最大的特点就在于其体积小，可以微型化，非常适合应用于医用以及工业电子内窥镜中    工作原理    CCD(Charge Coupled Device)，即感光耦合元件，应用中通常以百万像素为基本单位。

CCD主要材质为硅晶半导体，透过光电效应，由感光元件表面感应来源光线，从而转换成储存电荷的能力CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)，即互补性氧化金属半导体。

CMOS的材质主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带正电）和P（带负电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流，经过处理后直接转换成对应的数字信号    CCD与CMOS传感器是当前被普遍采用的两种图像传感器，两者都是利用感光二极管进行光电转换，将图像转换为数字数据，主要差异是数字数据传送的方式不同。

     由于构造上的差异，两者在性能上的表现有所不同，CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真，可以保持资料的完整性CMOS的制程较简单，没有专属通道的设计，必须先行放大再整合成像，容易产生图像噪声。

    面阵相机的应用    面阵相机作为工业相机的一个类别，在机器视觉应用中也是很广泛的可以短时曝光，利于抢拍动态景物，也可以拍静态景物工作模式也是多样化的，如连续模式、触发模式、异步复位模式等每一种工作模式，都有着各自的应用优势，对于机器视觉系统的应用也有着极大的促进作用。

    由于面阵相机的各种优点，在机器视觉行业中，面阵相机的应用越来越广泛，比如：    1、一维码、二维码的解码、自动光学检查    2、模式识别，色彩和瑕疵检测    3、产品质量等级分类    4、印刷品质量自动化检测。

    5、文字识别    6、纹理识别    面阵相机和镜头选型    比如被检测物体大小为A*B,要求能够分辨小于C的精度，工作距为D 则选型：    1. 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. 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。

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