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工业机器视觉系统中,相机分辨率的介绍你应该知道的

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在机器视觉系统中,工业相机的分辨率是非常重要的。选择相机时,分辨率是一个关键考虑因素,因为它直接影响着检测精度的有效性。在相机中涉及到的几个分辨率概念包括图像分辨率、空间分辨率、特征分辨率、测量分辨率和像素分辨率。

1、图像分辨率:图像分辨率表示图像的行数和列数,由相机和图像采集卡决定。一般来说,灰度相机的图像分辨率有 640x480、1280x960、2560x1920 等;而线阵相机的图像分辨率特指图像的行数,常见的有 1024、2048、4096、8000 等。

在选择图像分辨率时,一般原则是选择相机和图像采集卡中较低的图像分辨率。

2、空间分辨率:空间分辨率是从像素中心映射到场景的间距,比如 0.1cm/像素。对于给定的图像分辨率,空间分辨率取决于视场尺寸、镜头放大倍率等因素。

3、特征分辨率:特征分辨率是指视觉系统能够可靠采集到的物体的最小特征尺寸,比如 0.05mm。相机和图像采集卡不服从香农定律,即每个特征点至少需要利用2个像素进行描述。在实际应用中,一般使用3~4个像素来描述最小特征点,并要求具有较好的对比度和较低的噪声。如果对比度差或者噪声高,则需要使用更多的像素来描述特征。如果某个特征在图像中既表现为3个像素,又表现为4个像素,将导致系统很难识别。

4、测量分辨率:测量分辨率是可以被检测到的被测物的尺寸或位置的最小变化,比如 0.01mm。当原始数据是像素时,可以使用数据拟合技术将图像和模型(如直线)进行拟合。从理论上讲,测量分辨率可以达到1/1000个像素,但在实际应用中,一般只能达到1/10个像素。

测量分辨率一般取决于拟合算法、每个像素位置的测量误差以及用于拟合模型的像素个数等因素。测量误差通常来自偶然误差和系统误差:

  • 偶然误差是不可预测和不可修正的,会影响测量的准确性和可重复性。

  • 系统误差不会影响测量的可重复性,可以通过校正操作进行修正。

通常情况下,测量要求的准确度是允许误差的10倍;测量分辨率是准确度的10倍。这意味着测量分辨率是允许误差的100倍。然而,在实际应用中,测量分辨率只能达到允许误差的20倍。

5、像素分辨率:像素分辨率指的是像素的灰度或彩色级别,由图像采集卡或相机的数/模转换得到。通常情况下,在单色视觉系统中,每个像素使用8位表示,即256级灰度。也可以使用10位或12位表示,以满足高端图像分析的要求(如生物医学分析);在彩色视觉系统中,RGB的每个原色使用8位表示,总共可以表示16777216种颜色。

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