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    選擇數字圖像采集技術5大重點
    作者:user  上傳時間:2014-10-08 23:28  點擊次數:

    安全監控市場上對速度和分辨率不斷提升的需求,是驅動產品設計從模擬向數字過渡的最主要動力。你正在從模擬向數字攝影機轉移嗎?有五項重點你不可不知。

    1.提高分辨率的利與弊

    高分辨率相機可以產生更清晰、精確的圖像,提高擷取圖像的精準度,但缺點是速度會較慢。數字攝影機是以表示像素值的一系列數字號碼來發送影像數據。一個分辨率200x100像素的攝像機會有20,000像素,因此會有20,000個數字必須被發送到采集系統。若攝像機的數據率為25MHz,則傳送每個值需要40ns,總時間約需0.0008秒,相當于每秒1,250幀。

    當攝像機分辨率提升到640x480時,總像素增加到307,200,大約是200x100分辨率的15倍。同樣以25MHz數據率處理,總共會需要0.012288秒,或每秒81.4幀。這些都只是近似值,實際的攝像機幀率可能會因為操作者增加曝光和設置時間而更慢,但很明顯,提升相機分辨率將導致攝像機幀速率下降。盡管有許多攝像機的輸出配置有可能做到在不犧牲幀速率的情況下提升分辨率,但這些做法都將伴隨額外的復雜性和更高成本。

    2.速度和曝光

    當選擇一款數字攝像機時,其成像速度必須相當良好。假設要拍攝的對象在曝光過程中都不會移動,就可以選用相對簡單和便宜的攝影機。但通常情況下,攝像機要拍攝的都是會連續移動的對象。因此,針對拍攝對象的不同特性,選擇的攝像機也有所差異。

    靜止或移動緩慢的物體:區域數組攝像機很適合靜止或移動緩慢的對象成像。因為整個區域數組必須立即被曝光,因此曝光時間將導致圖像模糊。不過,可藉由減少曝光時間或使用閃光燈來控制運動模糊情況。

    快速移動的物體:當使用區域數組攝像機拍攝運動的對象時,必須考慮到攝像機曝光時間的移動量和對象分辨率等要素。最主要原則在于當獲取移動對象影像時,曝光必須發生在該對象移動量小于一個像素的時間內。

    3.幀速率

    攝像機的幀速率意味著該相機可在預定時間周期內傳送給采集系統的完整幀,通常以幀/每秒來表示。例如,搭載640x480分辨率傳感器的攝像機最大幀速率為每秒50幀。因此攝像機必須以20ms以下的曝光速度來傳送一個幀。一些攝像機無法在當前曝光被讀取時接著后續曝光,因此它們需要在沒有攝取影像時固定曝光之間的時間。不過,許多攝像機都已能在讀取一個影像的同時繼續下一次的曝光了。因此,當拍攝移動對象時,必須考慮讀出時間和攝像機所采用的方法。

    4.頻譜響應和響應度

    所有采用電子傳感器的數字攝像機都對光線能量極為靈敏。光能的波長范圍一般從400nm到1,000nm出頭左右。另外有一些特殊情況是低于400nm或是進入紫外光譜之烈,有些則在1,000nm以上并進入紅外光譜范圍內。有時在成像時,當希望分離某些從對象發出的特定光波長,攝像機所需波長的特性可能需要被定義??蛇\用濾波器來濾掉不需要的波長,但仍然有必要知道攝像機對所需波長的響應。

    攝像機的響應度定義了攝像機對固定曝光量的靈敏度。攝像機的響應度可以用LUX或DN/(nJ/cm^2)來定義?!窵UX」通常用來定義一定范圍內可見光上光子單位的靈敏度;而DN/(nJ/cm^2)則并未局限在對可見光的響應。通常來說,這兩個詞都描述了攝像機對光的響應能力。

    5.位深

    數字攝像機會生成數字數據,或稱像素值。這些數字化數據的每個像素都具有特定的比特號碼,稱為像素位深。位深通常為8~16比特。在單色攝像機中,位深定義了從深到淺的灰階等級,其中0值為100%黑暗,而255(針對8位攝像機)則為100%的白色。0~255之間的值則是灰色,其中接近0的值為深灰色,而接近255的值幾乎是白色。10位數據將產生1,024個灰階,而12位數據會產生4,096個。

    針對每一種應用,都必須仔細考慮以確定灰階中的細或粗粒度步驟是否必要。機器視覺系統通常使用8位像素,而10或12位的數據量則是加倍的。但更高位也會導到系統速度降低,而更高的位深也會增加系統整合的復雜性,因為更高的位深會需要較大帶寬,特別是當一個攝像機具有多個輸出之時。

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