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相机基础知识

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螺口
CS口
12.5mm
螺口
F口
46.5mm
卡口
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2.2 相机的选型
合适的相机
芯片 性能
• 分辨率 • 像元 • 速度 • 光谱响应范围
功能 参数
• 软件 • 尺寸 • 可靠性 • 极端环境
目标 • 项目需要 需要 • 特殊需要
➢芯片的性能决定着相机的性能,同时追求功能差异; ➢不同相机比较,参数单位与测试条件不同,需换算; ➢没有完美的可使用于各类应用的传感器或相机,根据具体应用进 行选型。
CoaXPress
是一种新推出的高速串行接口转换技术,目前还没有标准化的接口协议。 具有数据传输量更高、传输距离更长、可选的传输距离和传输量、可实现 低延迟实时数据传输、稳定的线缆材料、易于集成、低廉的线缆材料价格、 支持热插拔等特点。
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4.1 数据接口理论
Hs-Link
是对高端需求的满足非常有代表性的接口。特点如下: •支持更高速的传输带宽; •信号协议与Camera Link兼容; •完全精确的实时外触发; •更低的系统成本; •更紧凑的CX4标准线缆设计,更长的生命周期; •数据稳定性和可靠性更高; •系统网络同步处理功能、数据级联; •更长的传输距离。
速度
表示相机采集图像的频率。 面阵相机用帧频表示,单位fps(frame per second) 线阵相机用行频表示,单位KHz (行)
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2.1 相机的主要参数
噪声
指成像过程中不希望被采集到的,实际成像目标外的信号。 • 散粒噪声:由有效信号带来的符合泊松分布的统计涨落噪声。 • 固有噪声:由图像传感器读出电路、相机信号处理与放大电路等带来的
噪声。
信噪比
图像中信号与噪声的比值。 代表了图像的质量,图像信噪比越高,图像质量越好。
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2.1 相机的主要参数
动态范围
表示相机探测光信号的范围,可用倍数、dB或bit等方式表示。
像元深度
数字相机输出的数字信号,即像元灰度值,具有特殊的比特倍数,称
为像元深度。
光学接口
接口类型
后截距
接口
C口
17.526mm
光谱响应
指芯片对于不同波长光线的响应能力。
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1.2 芯片主要参数
CCD
噪声 灵敏度
CMOS
速度 功耗 成本
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2.1 相机的主要参数
分辨率
由相机所采用的芯片分辨率(芯片靶面排列的像元数量)决定。 表示方式:面阵相机 水平分辨率×垂直分辨率
线阵相机 *k (210) 对同样大的视场成像时,分辨率越高,对细节的展示越明显。
✓ 线阵芯片:CMOS
CCD:单沟道线阵CCD 双沟道线阵CCD 特殊线阵TDI
✓ 面阵芯片:CMOS CCD: 全帧转移CCD 帧转移CCD 行间转移CCD
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1.1 相机芯片的分类
像元尺寸
指芯片像元阵列上每个像元的实际物理尺寸,从某种程度上反应了芯片 对光的响应能力。
灵敏度
两种物理意义:光器件的光电转换能力; 器件所能传感的最低辐射功率。
Gigabit Ethernet
千兆以太网技术为最新的高速以太网技术,由于使用原有Ethernet的架 构为基础,不必更换正在使用的网络和操作系统,因此用户无须放弃旧的 Ethernet标准和使用习惯,这在技术转移的层面上极受青睐。具有简易性、 扩展性、可靠性、经济性、可管理维护性、广泛应用性等优点。
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3.1 镜头理论
焦距
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3.1 镜头理论
视场/视场角
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3.1 镜头理论
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3.1 镜头理论
景深
在不做任何调节的情况下,在物方空间内,可接受的能清晰成像的空间 范围。超出景深范围的目标,成像模糊,已不能接受。
最小工作距离
指镜头与目标之间的最小距离。
相面尺寸
指镜头能支持的最大清晰成像范围。 ✓ 给镜头选配CCD时,遵循“大的兼容小的”原则,即镜头的像面尺寸大
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4.1 数据接口理论
GigE Vision
是一种基于千兆以太网的图像传输标准。具有传输距离长、传输效率高 并可向上升级到万兆网、通信控制方便、软硬件交换性强、可靠性高等优 点,是未来数字图像领域的主要接口标准。
GigE Vision主要解决了千兆以太网的两个问题:数据包小而导致的 传输效率低;CPU占有率过高。
USB3.0
• 将接口的传输速度提升到5.0Gb/s(USB2.0接口的10倍); • 提供将近400MB/s的有效传输带宽; • 对USB2.0标准向下兼容; • 与USB2.0几近完全相同的接口和管脚设置 • 更低的功耗
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4.1 数据接口理论
IEEE 1394
又称FireWire,是目前为止最快的高速串行总线。 • 速度快; • 开放式标准 • 真正的点对点传输协议; • 支持热插拔; • 多媒体应用的实时数据传输。
于或等于CCD尺寸。
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3.1 镜头理论
接口 像质
指镜头的成像质量,传函MTF和畸变是用于评价像质的两个重要参数。 • MTF:在成像过程中的对比度衰减因子,即成像出现“模糊化”,对比
度下降。 • 畸变:指成像的变形。
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4.1 数据接口理论
Camera Link
从Channel Link技术发展而来,并增加了一些传输控制信号,定义了 一些相关传输标准。有Base、Medium和Full三种配置。主要解决了数据 传输量的问题,为不同速度的相机提供了合适的配置和连接方式。
相 机 基 础 知 识
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1.1 相机芯片的分类
根据材料分类:
CCD (Charge Coupled Device)电荷耦合器件 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor) 互补金属氧化物半导体
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1.1 相机芯片的分类
根据像元排列结构分类:
配置 支持的端口 芯片数目
Bபைடு நூலகம்SE
A,B,C
1
MEDIUM A,B,C,D,E,F
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FULL A,B,C,D,E,F,G,
3
H
接口数目
1 2 2
有效数据带宽
75M*8*3=1.8Gbps 75M*8*6=3.6Gbps 75M*8*8=4.8Gbps
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4.1 数据接口理论
USB
全称Universal Serial Bus,通用串行总线。可热插热拔,链接方便。 USB1.0、USB1.1、USB2.0
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