文章目录
- 1、工业摄像机分类
- CCD vs CMOS
- 面阵相机与线阵相机
- 逐行与隔行
- 卷帘快门与全快门
- 黑白相机与彩色相机
- 2、工业相机接口类型
- 3、机器视觉应用及展望
- 机器视觉应用行业
- 机器视觉知名品牌
- 软件开发平台
- 市场
- 4、参考
相机的选型主要关注
- 分辨率
- 像素尺寸
- 帧率
- 像素深度
- 数字接口
1、工业摄像机分类
CCD vs CMOS
相同点： CCD 和 CMOS 都是图像传感器（Image Sensor），作用都是把光信号转换成电信号，最终形成数字图像。
不同点： CCD 采用统一逐像素转移后集中读取的方式，图像质量高、噪声低但速度慢、功耗高；CMOS 每个像素集成放大和读取电路，可并行读取，速度快、功耗低、成本低，因此已成为当前主流。
除了一些科研、天文、超高端工业检测等特殊场景外，如今新设计的机器视觉系统几乎都会优先选择 CMOS，相比 CCD 具有更高帧率、更低功耗、更丰富的功能（如 HDR、全局快门、片上 ISP 等）以及更高的性价比。
CCD 靠移位寄存器移走，不然饱和
逐像素转移（Pixel-by-Pixel Charge Transfer），强调的是电荷依次经过每一个相邻像素传递，而不是每个像素各自拥有独立的读出电路。
CMOS（每个像素自己读） [ADC][ADC][ADC][ADC][ADC] ↑ ↑ ↑ ↑ Pixel Pixel Pixel Pixel 特点： ✔ 并行读取 ✔ 速度快 ✔ 功耗低CCD（电荷接力传递） Pixel → Pixel → Pixel → Pixel → ADC（模数转换器） 特点： ✔ 电荷逐级传递 ✔ 一个（或少量）ADC统一读取 ✔ 一致性好，但速度较慢还是以接水为例子，它只有最后一个桶有测量仪器。例如：
[1][2][3][4][5][6][ADC]所有像素：
放大器一致
ADC一致
增益一致
偏置一致
因此：噪声非常一致。
画面：非常均匀。
固定模式噪声（FPN）很小。
所以以前：CCD 画质特别好。
Blooming（泛光、溢出）：某个 CCD 像素接收到的光太强，产生的电子超过了它能容纳的容量，多余的电子会"溢出"到相邻像素，导致亮区域向四周扩散、拖尾或发白，这种现象就叫 Blooming。
Blooming 就像杯子里的水装满后溢到旁边的杯子：在 CCD 中，当某个像素的电子超过满井容量时，多余电荷会扩散到相邻像素，使亮点"长胖"、发白或产生拖尾
和饱和（Saturation）的区别，饱和不会影响别人，自己 255，blooming 会溢出。会影响周围像素值
总功耗 ├── 光电转换（几乎可以忽略） ├── 电荷传输 ← CCD 最大功耗 ├── 放大器 ├── ADC └── 数字处理CCD 功耗高，不是因为 ADC，而是因为每个像素的电荷都需要依靠高电压时钟逐级传输到同一个读出端；CMOS 虽然拥有大量放大器和列 ADC，但电荷无需长距离搬运，因此整体功耗反而更低。（CCD 的功耗主要不是消耗在 ADC 上，而是消耗在"搬运电荷"这件事情上。）
面阵相机与线阵相机
相同点： 面阵相机和线阵相机都是图像采集设备，本质上都是利用二维像素阵列中的光敏元件将光信号转换为数字图像。
不同点： 面阵相机一次曝光即可获取完整二维图像，而线阵相机每次只采集一行（或几行）像素，需要依靠物体或相机的连续运动，将多行数据拼接成完整图像。
面阵相机是"一次拍完整张照片"，线阵相机是"一行一行扫描成整张照片"。
面阵相机 = 拍照（Snapshot）
线阵相机 = 扫描（Scan）
逐行与隔行
相同点： 逐行扫描（Progressive Scan）和隔行扫描（Interlaced Scan）都是图像扫描方式，用于将传感器或显示设备上的图像数据按顺序输出。
不同点： 逐行扫描一次完整扫描所有行，画面完整、运动效果好；隔行扫描每次只扫描奇数行或偶数行，再交替组成一帧，以降低带宽，但运动场景容易产生锯齿和拖影。
逐行扫描是"一口气读完整张图"，隔行扫描是"先读奇数行，再读偶数行拼成一张图"。
逐行扫描（Progressive Scan）= 一次完整扫描整幅图像。
隔行扫描（Interlaced Scan）= 两次交替扫描拼成一幅图像。
隔行扫描的诞生是为了在早期带宽有限的条件下，用"先传半张、再补半张"的方法提高屏幕刷新频率、减少闪烁；代价是奇偶行采集时间不同，运动场景容易出现锯齿和拖影，因此如今已基本被逐行扫描取代。
0 ms 奇数行 ↓ 16.7 ms 偶数行 ↓ 33 ms 下一帧奇数行虽然真正完整的一帧仍然是 30 FPS，但是：屏幕每 16.7 ms 就有一次更新。
因此：看起来像：60 次刷新。
卷帘快门与全快门
相同点： 卷帘快门（Rolling Shutter）和全局快门（Global Shutter）都是相机的曝光方式，用于控制传感器各像素何时开始和结束曝光。
不同点： 卷帘快门按行依次曝光和读取，成本低、易实现但高速运动时容易产生果冻效应；全局快门所有像素同时曝光，再统一读取，能真实冻结运动，但成本更高、像素结构更复杂。
卷帘快门是"一行一行拍"，全局快门是"所有像素同时拍"。
卷帘快门（Rolling Shutter）= 逐行曝光、逐行读取。
全局快门（Global Shutter）= 同时曝光、统一读取。
“卷帘逐行，全局同步；静态差别小，运动见高低。”
对于机器视觉、机器人、高速检测等存在快速运动的场景，全局快门通常是更合适的选择；而手机、普通监控和消费相机由于成本和成像性能的综合考虑，多数采用卷帘快门。
黑白相机与彩色相机
3个图像传感器，分别接收 RGB 三个分量
Bayer Pattern 的本质就是：给每个像素戴上一副"红、绿、蓝"中的一种有色眼镜，让每个像素只负责测量一种颜色，再利用周围像素的信息，通过去马赛克（Demosaicing）算法补齐另外两种颜色，最终恢复出完整的彩色图像。
一个像素只测一种颜色。其他颜色让邻居告诉它。这就是 Bayer Pattern。
最经典的是 RGGB
R G R G G B G B R G R G G B G B为什么绿色更多，因为人的眼睛对绿色最敏感。
绿色决定细节。红蓝决定颜色。
Q：为什么恢复颜色叫去马赛克？
原始 Bayer 图，颜色一块一块特别像地砖。
所以叫：Color Mosaic。
恢复颜色叫：De-Mosaic。
Q：为什么不是每个像素都有 RGB？
面积不够。面积变为了3倍
2、工业相机接口类型
黑白 (Monochrome)
彩色 (Color)
3、机器视觉应用及展望
检测功能
机器视觉应用行业
机器视觉知名品牌
软件开发平台
市场
4、参考
- https://www.bilibili.com/video/BV1k2421M7tg?spm_id_from=333.788.videopod.sections&vd_source=a2337ee1e48dbaccac1746d36aed6c99
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