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工業CCD相機的功能及參數設置

1、同步方式的選擇

  對單臺工業CCD相機而言,主要的同步方式有:內同步、外同步、電源同步及等。其具體功能如下:

  內同步:利用相機內置的同步信號發生電路產生的同步信號來完成同步信號控制; 
外同步:通過外置同步信號發生器將特定的同步信號送入相機的外同步輸入端,完成滿足對相機的特殊控制需要; 
電源同步(線性鎖定,line lock):用相機的AC電源完成垂直同步。

  對于由多個CCD相機構成的圖像采集系統,希望所有的視頻輸入信號是垂直同步的,以避免變換相機輸出時出現的圖像失真。此時,可利用同一個外同步信號發生器產生的同步信號驅動多臺相機,以實現多相機的同步圖像采集。

2.自動增益控制

  CCD相機通常具有一個對CCD的信號進行放大的視頻放大器,其放大倍數稱為增益。若放大器的增益保持不變,則在高亮度環境下將使視頻信號飽合。利用相機的自動增益控制(AGC)電路可以隨著環境內外照度的變化自動的調整放大器的增益,從而可以使相機能夠在較大的光照范圍內工作。

3.背光補償

  通常,CCD相機的AGC工作點是以通過對整個視場的信號的平均值來確定的。當視場中包含一個很亮的背景區域和一個很暗的前景目標時,所確定的AGC工作點并不完全適合于前景目標。當啟動背景光補償時,CCD相機僅對前景目標所在的子區域求平均來確定其AGC工作點,從而提高了成像質量。

4.電子快門

  CCD相機一般都具備電子快門特性,電子快門不需任何機械部件。CCD相機采用電子快門控制CCD的累積時間。當開啟電子快門時,CCD相機輸出的僅是電子快門開啟時的光電荷信號,其余光電荷信號則被泄放。目前,CCD相機的最短電子快門時間一般為1/10000秒;當電子快門關閉時,對NTSC制式相機,其CCD累積時間為1/60秒;對于PAL制式相機,則為1/50秒。

  較高的快門速度對于觀察運動圖像會產生一個“停頓動作”效應,從而大大地增加了相機的動態分辨率。同時,當電子快門速度增加時,在CCD積分時間內,聚焦在CCD上的光通量減少,將會降低相機的靈敏度。

5.γ(伽瑪)校正

  在整個視覺系統中需要進行兩次轉換:CCD傳感器將光圖像轉換為電信號,即所謂光電轉換;電信號經傳輸后,在接收端由顯示設備將電信號還原為光圖像,即所謂電光轉換。為了使接收端再現的圖像與輸出端原圖像相一致,必須保證兩次轉換中的綜合特性具有線性特征。

  CCD傳感器上的光(L)和從相機出來的信號電壓(V)之間的關系為V=Lγ。在一個標準的TV系統中,相機的γ系數為0.45。對于機器視覺應用,γ系數應為1.0,從而為光和電壓之間提供了線性關系。

6.白平衡

  白平衡功能僅用于彩色CCD相機,其主要功能是實現相機圖像對實際景物的精確反映。一般分為手動白平衡和自動白平衡兩種方式。

  CCD相機的自動白平衡功能一般分為連續方式和按鈕方式。處于連續方式時,相機的白平衡設置將隨著景物色溫的改變而連續地調整,范圍一般為2800~6000K。這種方式適宜于對于景物的色彩溫度在成像期間不斷改變的場合,可使色彩表現更加自然。但對于景物中很少甚至沒有白色時,連續的白平衡功能不能產生最佳的彩色效果;處于按鈕方式時,可先將相機對準白色目標,然后設置自動方式開關,并保留在該位置幾秒鐘或至圖像呈現白色為止。在執行白平衡后,重新設置自動方式開關以鎖定白平衡設置,此時白平衡設置將存儲于相機的存儲器中,其范圍一般為2300~10000K。以按鈕方式設置白平衡最為精確和可*,適用于大部分應用場合。

  CCD相機處于開手動白平衡狀態時,可通過手動方式改變圖像的紅色或蘭色狀況,有多達107個等級供調節。如增加或減少紅色各一個等級、增加或減少蘭色各一個等級等。

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