對于做視覺的人來說，了解相關的硬件選擇是必不可少的。視覺的硬件選型主要有光源、相機和鏡頭，其他的一些輔助硬件就沒有必要耗時間專門去學習了。下面主要談談光源、相機和鏡頭的選擇

對于光源的選擇，主要考慮以下幾個方面：

一、光源的類型

視覺的光源有很多種類型。普通的白熾燈也可以作為光源，但是效果不好。還有一些激光光源，但是價格昂貴。目前主流的是選擇LED光源。LED光源使用時間長，發光穩定。而且，發光速度快，價格也不是很貴。因此，選擇LED光源是主流。除了光源的類型之外，還要注意選擇光源的形狀，LED燈的形狀有很多種，而且，可以根據實際要求進行定制。常見的LED燈的形狀有環形光源、條形光源、同軸光、碗光源或穹頂光源。每種光源對光的反射不一樣，呈現的圖像也不一樣。選擇光源形狀的時候，主要就是考慮光的反射對成像的影響。圖1是LED的Demo燈的形狀，也稱為碗光源。這是一種漫反射光源。

圖1 Demo燈

二、光源的顏色

不同的物體表面，對各種顏色的光的吸收和反射不一樣。因此，呈現出來的圖像也不一樣。如對于紅色背景上的特征，需要選擇紅色光源過濾掉背景。光源顏色的選擇需要對光的吸收和反射原理比較熟悉。這方面可以查一下網上關于光的波長。很多人剛開始做視覺的時候，對光源不重視，這是不行的，光源在視覺中非常重要，選擇好的光源才可能呈現清晰的圖像，這是視覺能否成功的關鍵。圖2是同一種物體采用白光和紅光拍照效果，背景是紅色，如果進行表面缺陷檢測，采用白光的時候，表面的文字將影響表面成像效果，因此，需要選擇紅光，將紅色的文字過濾掉。

圖2 不同光源呈現的不同效果

三、光源的打光方式

這一點是最難把握的。很多人的主觀感覺是一定要光源正對著物體，而且相機也要正對著物體這樣來拍照，認為這樣拍出來的圖像效果最好，這就是對光源認識不夠。光源的打光方式有很多種，對不同得到檢測對象和檢測要求，打光方式可能完全不一樣，有時候可能還需要多種方式組合才能成清晰的圖像。常見的打光方式針對不同的光源形狀有：環形直射、帶角度環形照射、低角度環形照射、背光照射、同軸照射、散射照明、組合照射等各種方式。在實際使用時，可以先預判一下采用什么方式照明，選擇不同形狀和顏色的光源，用手拿著光源和相機，變換不同的角度看圖像的效果。圖3是低角度暗場照明的例子，對表面凹凸表現力強。適用于晶片或玻璃基片上的傷痕檢查。

圖3 低角度暗場照明

光源的照射方式根據圖像處理的要求來確定，比如，如果要檢測零件的表面尺寸，一般采用背光照明，這樣采集的圖像輪廓比較明顯。理解光源的選擇對了解項目實施是否成功具有關鍵作用，因為好的圖像質量才可能成功實施視覺項目，所以，真正在做視覺項目的時候，一定要多試幾種光源，最好找賣光源相機的公司幫忙采圖，因為他們的光源比較多，可以多個光源比較圖像采集的效果。

對于工業相機的選擇，工業相機與普通的相機是不同的，其穩定性和抗噪聲能力要好很多。工業相機按照掃描方式分為面陣相機和線陣相機。人們一般知道的相機就是按一下快門照一張圖像，工業相機是不一樣的。因為采集圖像的過程是需要控制的，不是隨時都要采集圖像，只在需要的時候采集圖像，這時候通常要加一個觸發傳感器。面陣相機采圖是一次采一張圖像，而線陣相機每次是采集一條線的圖像，線陣相機要在運動的平臺上采圖，而且，最好是相機不要動，讓采集對象在平臺運動，這樣可以保證相機采集的圖像質量比較穩定，線陣相機最麻煩的是要求采集的速度與運動平臺的速度一致，不然采集的圖像會變形。面陣相機的采集范圍有限，而線陣相機的采集范圍可以無限長。

選擇相機主要關注相機的分辨率，采集速度(即最大幀率或行頻)，曝光時間等方面的參數。此外，還有采集的圖像的像素深度和像素尺寸，像素深度關系到圖像的格式，這一點在后面專門介紹數字圖像。而像素尺寸關系到圖像處理的精度。這里介紹幾個參數。

一、相機芯片的尺寸

芯片尺寸是用英寸來表示的，但是這個英寸與長度單位的英寸是有區別的，比如1/2'的芯片。芯片是一個長方形，對角線與長寬的比例是5:4:3，按照1'=對角線16mm來計算的，所以1/2'的芯片的長寬就是：

16*(1/2)*(4/5)=6.4mm，16*(1/2)*(3/5)=4.8mm。

其他的芯片大小都按照這種方式進行計算。

二、相機分辨率和芯片類型

相機的選擇最重要的參數可能就是分辨率，這涉及到采集的圖像的大小，從而對圖像處理算法有影響。圖像分辨率并不是越大越好，要根據具體的需求來確定。另外，相機時和鏡頭配合使用，需要注意相機鏡頭的接口是否一致。接口類型有C型、CS型、F型和V型。其中C型和CS型可以通過增加轉接環實現通用。另外一個需要注意的地方是相機的芯片類型有CCD和CMOS兩種，早期CCD芯片效果好，成像噪聲小。但是現在CMOS芯片技術已經提升了，成像效果也非常好，以后可能CMOS芯片是主流。所以，不要聽信賣家說CCD芯片就一定比CMOS芯片好。

三、相機的幀率

對面陣相機而言，相機的幀率就是一秒鐘可以采集多少張圖像，這個參數也很重要，在線檢測的時候，產品運動速度可能很快，一秒鐘可能十來個產品就過去了，所以，相機拍照速度一定要跟得上。對線陣相機而言，采集速度是指相機的行頻，也就是1秒鐘可以采集多少行圖像。在采集圖像的時候，相機的曝光時間和采集速度有一定關系，曝光時間越長，采集的速度越慢，圖像可能看起來更亮，但是這會影響整個視覺系統時間，如果曝光時間不夠，圖像會很暗，這就是為什么要增加光源的原因，讓光源把物體照亮，相機的曝光時間調小，一般可能都在1000以下，這樣既可以保證采集速度，有可以保證足夠曝光采集清晰的圖像。

關于鏡頭的選擇，鏡頭對于很多不了解計算機視覺的人來說，可能完全沒有概念。因為我們平時用手機照相的時候，相機和鏡頭是一起的，覺得相機就有鏡頭。工業相機和鏡頭是分開的兩個硬件。鏡頭主要用于相機的進光，如果沒有鏡頭，相機得到的圖像將是白茫茫一片，什么也看不出來。相機和鏡頭之間有接口，就是上面提到的幾種類型，如果選擇錯了相機和鏡頭，相機和鏡頭兩者無法連接，當然更加不能采集圖像了。鏡頭主要關注的參數首先當然是焦距了。此外，還有光圈，鏡頭的分辨率等。焦距與以前物理光學中學的焦距是一樣的，這里就不再解釋。光圈主要是控制鏡頭進光量的多少，在鏡頭上有個"F"，就表示光圈，光圈是可以調整的，其實光源就是從來將鏡頭擋住一部分，因為鏡頭的大小不能調，只能采用遮擋鏡頭一部分來調整進光量。遮住部分的多少就是靠調整光圈的大小。此外，鏡頭的分辨率也是一個重要的參數。這里很多人覺得鏡頭的分辨率和相機的分辨率是一樣的額，其實這是兩個不同的概念，可能很多人說習慣了，就覺得鏡頭的分辨率和相機的分辨率是一樣的。鏡頭的分辨率采用線對來表示，是指1mm內能分辨的黑白線對的數量，這個有個專業名詞叫瑞利距離，想了解的可以去查一下。鏡頭、相機的選擇與采集物體的視場有關系。這是一個相似三角形關系，可以看下面這個圖，dw是工作距離，f是鏡頭焦距。通過這個可以確定視場大小，鏡頭焦距，相機分辨率，鏡頭分辨率，芯片大小等參數，從而實現硬件選型。其中要注意，鏡頭的分辨率一定要和相機的分辨率相適應，這樣才能最大程度發揮相機的作用。

圖4 相機鏡頭和視場關系

簡言之，這三種硬件是計算機視覺最重要的硬件。做視覺的人需要了解這些硬件的參數，了解一些選擇的方法。但是，也沒有必要去精通這些硬件的選擇，上面也提過，在實際應用中，更多的時候是通過硬件廠商來試具體哪種比較好，現場環境太復雜，一般沒有辦法一下子準確選擇合適的硬件。只是了解了這些硬件選擇知識，在項目前期進行準備的時候，做到心中有底，能夠確定項目能否實施成功，項目的費用大概需要多少等等方面。還有，一般自己會準備幾套光源相機和鏡頭作為實驗用，這樣對項目前期的采圖比較有用，如果自己準備的硬件采集的圖像不理想，也可以很快知道需要什么樣的硬件。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的matlab 工业相机 曝光时间_机器视觉入门——光源相机镜头的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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