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CCD視覺系統(tǒng)(像素)和基礎(chǔ)知識

時間:2023-05-10 09:49:57 來源: 點擊:

  

  1、圖像傳感器的四大用途

  2、有關(guān)拍攝元件CCD

  數(shù)碼相機(jī)的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的薄膜相機(jī)(模擬相機(jī))基本相同。不同的是,在數(shù)碼相機(jī)中使用被稱為CCD的光電轉(zhuǎn)換元件來代替薄膜,而圖像則被用作數(shù)字信息。

  CCD就是相當(dāng)于模擬相機(jī)的膠片,那么它是如何將圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的呢?

  CCD是英語ChargeCoupledDevice(電荷藕合元件)的縮寫,是一種半導(dǎo)體元件,它將圖像轉(zhuǎn)換成電信號。大小約1厘米長,寬度約1厘米,小像素排列在類似棋盤的格子上。(pixel)構(gòu)成。

  用相機(jī)拍攝風(fēng)景時,拍攝對象發(fā)出的光通過鏡頭顯示在CCD上。當(dāng)光線到達(dá)CCD的某個像素時,會根據(jù)光線的強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)的電荷。通過將電荷的大小讀取為電信號,可以獲得每個像素上光的強(qiáng)度(濃度值)。

  換句話說,每一個像素都是一個傳感器(光電二極管),可以檢測光強(qiáng)度。所謂200萬像素CCD,就是一個由200萬光電二極管組成的組合。

  當(dāng)檢測位置和物體尺寸已經(jīng)確定時,使用光電傳感器可以檢測該位置是否存在物體。但是,在生產(chǎn)線上不確定位置,工件尺寸不同,或者不僅僅是檢查工件是否存在,而是在測量工件尺寸和尺寸時,使用光電傳感器遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

  CCD是數(shù)十萬-數(shù)百萬個傳感器的組合;

  使用CCD可以實現(xiàn)一個傳感器無法實現(xiàn)的多種檢驗/檢驗?zāi)繕?biāo)。

  3、像素數(shù)據(jù)在視覺系統(tǒng)中的應(yīng)用方法

  如前所述,CCD的每個像素都可以檢測光強(qiáng)度并數(shù)字化,視覺系統(tǒng)可以通過使用數(shù)十萬到數(shù)百萬的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。不知道大家能不能理解。

  以下將簡要說明每個像素將光強(qiáng)度傳遞給控制器作為什么樣的數(shù)據(jù),以及控制器如何處理這些數(shù)據(jù)。

  (1)每個類似的數(shù)據(jù)(以最常見的黑白相機(jī)為例)

  大多數(shù)圖像傳感器可以根據(jù)光強(qiáng)度將數(shù)據(jù)分為256個等級(8位)。黑色(全黑)的數(shù)值在最基本的黑白處理中為“0”,白色(白色)的數(shù)值為“255”,其他兩者之間的顏色根據(jù)光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為其他數(shù)值。換句話說,CCD的每個像素都有一個數(shù)值位于“0”(全黑)和“255”(白色)之間。例如,對于黑色和白色各占一半的灰色,它們的數(shù)值是“127”。

  CCD圖像數(shù)據(jù)是構(gòu)成CCD各像素的數(shù)據(jù)集合。像素數(shù)據(jù)用256級深淺數(shù)據(jù)表示。

  眼睛的中心部分是黑色的,周圍部分是淡的,所以中心部分的數(shù)值是“30”,周圍部分的數(shù)值是“90”。

  圖像數(shù)據(jù)的每個像素都可以用0~255中的某個值來表示。所謂視覺系統(tǒng),就是按照下例所示的計算公式計算每個像素,然后在圖像上找到特征。

  例1:損傷/缺乏檢查

  將檢測區(qū)域分成多個分割(數(shù)像素角),計算每個分割的平均濃度(0~255),然后進(jìn)行比較。濃度值超過一定值的區(qū)域被視為損壞或缺乏。

  計算4像素角分割的平均值,然后與周圍環(huán)境進(jìn)行比較。如上圖所示,在紅色分割中檢測到損傷。

  4、總結(jié)

  通過拍攝元件CCD中各像素的256級濃度數(shù)據(jù),視覺系統(tǒng)器可以檢測面積(即像素數(shù)量)、位置(即濃度變化點)和損傷(濃度變化量)等。視覺系統(tǒng)器可以通過高像素(增加信息量)和高速(更有利于生產(chǎn)線的工作)更好地應(yīng)用于各種生產(chǎn)活動。


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