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工业CCD相机的功能及参数设置

1、同步方式的选择

  对单台工业CCD相机而言,主要的同步方式有:内同步、外同步、电源同步及等。其具体功能如下:

  内同步:利用相机内置的同步信号发生电路产生的同步信号来完成同步信号控制; 
外同步:通过外置同步信号发生器将特定的同步信号送入相机的外同步输入端,完成满足对相机的特殊控制需要; 
电源同步(线性锁定,line lock):用相机的AC电源完成垂直同步。

  对于由多个CCD相机构成的图像采集系统,希望所有的视频输入信号是垂直同步的,以避免变换相机输出时出现的图像失真。此时,可利用同一个外同步信号发生器产生的同步信号驱动多台相机,以实现多相机的同步图像采集。

2.自动增益控制

  CCD相机通常具有一个对CCD的信号进行放大的视频放大器,其放大倍数称为增益。若放大器的增益保持不变,则在高亮度环境下将使视频信号饱合。利用相机的自动增益控制(AGC)电路可以随着环境内外照度的变化自动的调整放大器的增益,从而可以使相机能够在较大的光照范围内工作。

3.背光补偿

  通常,CCD相机的AGC工作点是以通过对整个视场的信号的平均值来确定的。当视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标时,所确定的AGC工作点并不完全适合于前景目标。当启动背景光补偿时,CCD相机仅对前景目标所在的子区域求平均来确定其AGC工作点,从而提高了成像质量。

4.电子快门

  CCD相机一般都具备电子快门特性,电子快门不需任何机械部件。CCD相机采用电子快门控制CCD的累积时间。当开启电子快门时,CCD相机输出的仅是电子快门开启时的光电荷信号,其余光电荷信号则被泄放。目前,CCD相机的最短电子快门时间一般为1/10000秒;当电子快门关闭时,对NTSC制式相机,其CCD累积时间为1/60秒;对于PAL制式相机,则为1/50秒。

  较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应,从而大大地增加了相机的动态分辨率。同时,当电子快门速度增加时,在CCD积分时间内,聚焦在CCD上的光通量减少,将会降低相机的灵敏度。

5.γ(伽玛)校正

  在整个视觉系统中需要进行两次转换:CCD传感器将光图像转换为电信号,即所谓光电转换;电信号经传输后,在接收端由显示设备将电信号还原为光图像,即所谓电光转换。为了使接收端再现的图像与输出端原图像相一致,必须保证两次转换中的综合特性具有线性特征。

  CCD传感器上的光(L)和从相机出来的信号电压(V)之间的关系为V=Lγ。在一个标准的TV系统中,相机的γ系数为0.45。对于机器视觉应用,γ系数应为1.0,从而为光和电压之间提供了线性关系。

6.白平衡

  白平衡功能仅用于彩色CCD相机,其主要功能是实现相机图像对实际景物的精确反映。一般分为手动白平衡和自动白平衡两种方式。

  CCD相机的自动白平衡功能一般分为连续方式和按钮方式。处于连续方式时,相机的白平衡设置将随着景物色温的改变而连续地调整,范围一般为2800~6000K。这种方式适宜于对于景物的色彩温度在成像期间不断改变的场合,可使色彩表现更加自然。但对于景物中很少甚至没有白色时,连续的白平衡功能不能产生最佳的彩色效果;处于按钮方式时,可先将相机对准白色目标,然后设置自动方式开关,并保留在该位置几秒钟或至图像呈现白色为止。在执行白平衡后,重新设置自动方式开关以锁定白平衡设置,此时白平衡设置将存储于相机的存储器中,其范围一般为2300~10000K。以按钮方式设置白平衡最为精确和可*,适用于大部分应用场合。

  CCD相机处于开手动白平衡状态时,可通过手动方式改变图像的红色或兰色状况,有多达107个等级供调节。如增加或减少红色各一个等级、增加或减少兰色各一个等级等。