機器視覺系統搭建白皮書（二）工業相機的分辨率和感光芯片

                                                                                                               分辨率和感光芯片
    某個應用需要什么相機？這個問題的答案可以引申出相機需要的分辨率和感光芯片大小這兩個概念。什么是分辨率呢？在傳統攝影中，分辨率指的是可以在圖像內分辨出的兩個點或線之間的實際最小距離。但是在討論數字相機時，我們經常會說相機的分辨率為 2 百萬像素等等。不過，這僅僅是指感光芯片上的像素數，而不是分辨率。實際分辨率是由相機、鏡頭以及例如相機和目標物體之間的距離等幾何要素所組成的總體所決定。提高分辨率的確需要增加像素數，兩者息息相關，像素數表示的是最佳條件下可實現的最大分辨率。在工業圖像處理中，我們通常以單個像素代表的面積大小或被檢測目標物體的尺寸大小來作為整個系統的分辨率。這個面積的大小或者尺寸的大小常被稱之為“像素分辨率”。例如，如果一個像素表示的是0.1 mm*0.1 mm大的正方形，則可以判斷為該像素分辨率為 0.1 mm。針對被測產品的具體檢測細節要求工業相機的分辨率像素一定高于該檢測細節的分辨率大小。如果分辨率剛好等于細節大小，則細節將以一個像素呈現，無法讓人清楚地識別到細節的結構。像素分辨率是通過公式的計算而得出的一個值，不一定剛好就等于實際像素的分辨率。相機前端的光學元件比如鏡頭所能提供的最大分辨率也是需要考慮的因素。換句話說，分辨率低的工業鏡頭將會工業使相機的實際分辨率比理論分辨率低。

    視場，即相機拍攝的圖像實際覆蓋的面積大小。視場至少應該覆蓋目標物體。。例如，應用中測量尺寸的誤差范圍為 10 mm，那么分辨率必須顯著高于尺寸公差即每個像素表示 0.05 mm。如果目標物體的大小約為 200 mm，那么所選相機的感光芯片必須在每個長度方向都至少長達 200 mm/（0.05 mm/像素）= 4000 個像素，即 VGA 分辨率。，如果指定的不是尺寸誤差，而是形狀誤差，又或者是多個目標物體要以同一分辨率進行同步測量，那相機的像素要求將成倍上漲。更高的分辨率或者更大的檢測范圍，則需要更多的像素數。要以高分辨率檢測大面積，可能需要多臺相機。在多數情況下，使用單臺相機搭配特殊鏡頭來滿足苛刻拍攝要求的，還不如使用多個相機
搭配標準鏡頭更具經濟效益。用戶可通過感光芯片尺寸和視場計算出放大倍數，將其作為之后選擇鏡頭時的重要考量。如果是拍攝移動的目標或者片狀物體卷材，線陣相機通常是的最佳選擇。線陣相機只能拍攝單條線，即一行像素。如果在相機下的目標物體持續移動，拍攝的線將由系統后端的計算機硬件拼湊成一張完整的圖像。若目標物體移動速度快，則相機的掃描速度必須跟上其速度才能有效成像。線陣相機通常也用在有特殊搬運要求或觸發環境下，或需要搭配特殊的圖像采集卡時。不過，大多數情況下，GigE 或 USB3 Vision 等具有高性價比標準接口的面陣相機已足夠。高速相機也備有廣泛的分辨率和靈敏度可供選擇，您可使用這些相機快速處理各種極具挑戰性的任務。