1. 工业相机与普通数码相机的差异
一文了解“工业相机”
图1 工业相机与普通数码相机
机器视觉的主要目的是代替人眼来做测量和判断，所以工业相机通常被安装在工厂快速运转的流水线上，在一些不适于人工作业的危险环境或者人眼视觉难以满足要求的场合。虽然在成像原理方面，工业相机与普通数码相机相差无几，但为满足工业检测特殊需要，工业相机具有较高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等特点，在拍摄速度、精度和可重复性等方面，都远胜于普通数码相机，而且价格也高很多，堪称相机中的“高富帅”。
表1 工业相机和普通数码相机的比较

工业相机丢帧现象怎么解决？
一般而言，工业相机丢帧与工业相机所采用的传输接口是没有关系的，无论是USB，还是1394、GigE、或者是cameralink，设计不良的驱动程序或工业相机硬件才是造成丢帧的真正原因,这对视觉检测造成了负面影响。
图像资料堵塞的问题有三个：
01
工业相机的部分
图像传感器传送图像到相机上的USB芯片，USB再传送给PC端，假如PC端系统太繁忙，来不及处理接收的图像，而图像传感器又继续传送新的图像资料，这时工业相机就要有满意的记忆体缓存，反之就会发生丢帧现象。
02
视觉软件程序部分
视觉软件关于等候计算的图像空间，有无缓冲的机制，以加大图像的缓存抢夺缓冲的时间，让程序的运算来得及处理，但若安稳的运作情况下，CPU的整体处理速度比图像进来的速度慢，那缓存总有超载的时间，就会有丢帧的情况发生。
03
硬件PC系统部分
这部分偏重PC硬件驱动程序，跟视觉软件程序无关，PC端的接收要害就是驱动程序的功率，以及WINDOWS有多少内核方式下的线程在分割CPU的时间，接收的功率欠好，工业相机又没有满意的缓冲记忆体，就会构成丢帧的现象。
工业相机丢帧现象怎么解决？（思诺威视）
工业相机的帧速非常快，实际上工业相机的缓存不会像PC的程序可以无限制的加大，只要有足够的容量用以调节系统“暂时”的繁忙就够了。USB工业相机会丢帧，只有一种情况就是机器视觉软件运算的速度比工业相机图像进来的速度还慢,时间长了软件缓存堆满了，无法再存放新图像但这是系统掉资料，不是工业相机掉资料。在这种状况不论使用1394接口的工业相机，还是USB接口，又或者是GigE接口，任何接口的工业相机都会得到相同结果。

一、什么是工业相机
工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。选择合适的相机也是机器视觉系统设计中的重要环节，相机的选择不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等，同时也与整个系统的运行模式直接相关。
二、工业相机在机器视觉系统中的地位和作用
关于机器视觉工业相机，看这篇就好
功能：光信号转变成有序的电信号
三、工业相机的主要参数：
1. 分辨率(Resolution):
分辨率指的是每次采集图像的像素点数(Pixels)，通常用长*宽表示。我们常说多少万像素相机就是由分辨率计算得来的。比如分辨率 1280pixel*1024pixel，1280*1024=1310720，就是130万像素的相机。分辨率在一定意义上决定了机器视觉系统能够达到的精度。
关于机器视觉工业相机，看这篇就好
2. 像素深度(Pixel Depth):即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。
3. 帧率(Frame Rate)/行频(Line Rate):相机采集传输图像的速率，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数(Frames/Sec.)，对于线阵相机为每秒采集的行数(Lines/Sec.)。
4. 曝光方式(Exposure)和快门速度(Shutter):
对于线阵相机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间;面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，数字相机一般都提供外触发采图的功能。快门速度一般可到10微秒，高速相机还可以更快。
5. 像元尺寸(Pixel Size):像元大小和像元数(分辨率)共同决定了相机靶面的大小。数字相机像元尺寸为3μm~10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高
6. 光谱响应特性(Spectral Range):是指该像元传感器对不同光波的敏感特性，一般响应范围是350nm-1000nm，一些相机在靶面前加了一个滤镜，滤除红外光线，如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。
7.接口类型:有Camera Link接口，以太网接口，1394接口、USB接口输出，目前的接口有CoaXPress接口。
关于机器视觉工业相机，看这篇就好
工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机(摄像机)而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，市面上工业相机大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相机。
CCD是目前机器视觉为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。
CMOS图像传感器的开发早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路 (VLSI) 制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。
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四、相机分类
任何东西分类一定有它自己的分类标准，工业相机也不例外。
按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机;
按照传感器的结构特性可以分为线阵相机、面阵相机;
按照扫描方式可以分为隔行扫描相机、逐行扫描相机;
按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机;
按照输出信号方式可以分为模拟相机、数字相机;
按照输出色彩可以分为单色(黑白)相机、彩色相机;
按照输出信号速度可以分为普通速度相机、高速相机;
按照响应频率范围可以分为可见光(普通)相机、红外相机、紫外相机等。区别
1、工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一般的数码相机是做不到这些的。例如:让民用数码相机工作24小时或连续工作几天肯定会受不了的。
2、工业相机的快门时间非常短，可以抓拍高速运动的物体。
例如，把名片贴在电风扇扇叶上，以速度旋转，设置合适的快门时间，用工业相机抓拍一张图像，仍能够清晰辨别名片上的字体。用普通的相机来抓拍，是不可能达到同样效果的。
3、工业相机的图像传感器是逐行扫描的，而普通的相机的图像传感器是隔行扫描的， 逐行扫描的图像传感器生产工艺比较复杂，成品率低，出货量少，世界上只有少数公司能够提供这类产品，例如Dalsa、Sony，而且价格昂贵。
4、工业相机的帧率远远高于普通相机。
工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅图片，而普通相机只能拍摄2-3幅图像，相差较大。
5、工业相机输出的是裸数据(raw data)，其光谱范围也往往比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，例如机器视觉(Machine Vision)应用。而普通相机拍摄的图片，其光谱范围只适合人眼视觉，并且经过了mjpeg压缩，图像质量较差，不利于分析处理。
6、工业相机(Industrial Camera)相对普通相机(DSC)来说价格较贵。
五、企业应用如何选择
工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给的图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
1、通常您首先需要知道系统精度要求和相机分辨率，可以通过公式:
X方向系统精度(X方向像素值)=视野范围(X方向)/CCD芯片像素数量( X方向)
Y方向系统精度(Y方向像素值)=视野范围(Y方向)/CCD 芯片像素数量( Y方向)
2、当然理论像素值的得出，要由系统精度及亚像素方法综合考虑;接着您要知道系统速度要求与相机成像速度:
系统单次运行速度=系统成像(包括传输)速度+系统检测速度
虽然系统成像(包括传输)速度可以根据相机异步触发功能、快门速度等进行理论计算，的方法还是通过软件进行实际测试。
3、再接着您要将相机与图像采集卡一并考虑，因为这涉及到两者的匹配:
视频信号的匹配:对于黑白模拟信号相机来说有两种格式，CCIR和RS170(EIA)，通常采集卡都同时支持这两种相机;
分辨率的匹配:每款板卡都只支持某一分辨率范围内的相机;
特殊功能的匹配:如要是用相机的特殊功能，先确定所用板卡是否支持此功能，比如，要多部相机同时拍照，这个采集卡就必须支持多通道，如果相机是逐行扫描的，那么采集卡就必须支持逐行扫描。
接口的匹配:确定相机与板卡的接口是否相匹配。如CameraLink、GIGE、CoxPress、USB3.0等。
4、在满足您对检测的必要需求后，后才应该是价格的比较。
举例说明:如我们的检测任务是尺寸测量，产品大小是18mm*10mm，精度要求是0.01mm，流水线作业，检测速度是10件/秒，现场环境是普通工业环境，不考虑干扰问题。
首先我们知道是流水线作业，速度比较快，因此选用逐行扫描相机;视野大小我们可以设定为20mm*12mm(考虑每次机械定位的误差，将视野比物体适当放大)，假如我们能够取到很好的图像(比如可以打背光)，而且我们软件的测量精度可以考虑1/2亚像素精度，那么我们需要的相机分辨率就是20/0.01/2=1000pixcel(像素)，另一方向是12/0.01/2=600pixcel，也就是说我们相机的分辨率至少需要1000*600pixcel，帧率在10帧/秒，因此选择1024*768像素(软件性能和机械精度不能精确的情况下也可以考虑1280*1024pixcel)，帧率在10帧/秒以上的即可。

工业相机丢帧的原因
在机器视觉系统中，许多视觉应用遇到了工业相机引起的帧丢失，严重影响了后续的图像处理。这是什么原因？如何解决这个问题？主要原因有三：
工业相机丢帧的原因
首先，可视化软件的原因
主要查看图像空间等待可视化软件进行计算，是否存在缓冲机制，以增加图像缓存的缓冲时间，从而可以处理程序的操作。如果图像在稳定操作下比CPU的整体处理速度更快地进入，则当缓存过载时，将发生帧丢失。
第二，工业相机本身
图像传感器首先将图像传送到工业相机的芯片，然后传送到PC。如果PC系统太忙而不能及时处理接收到的图像，并且图像传感器继续传送新图像，则工业相机必须有足够的存储器缓存，否则它将导致帧丢失。
第三、PC系统硬件原因
这里，PC硬件驱动程序有偏差。对于PC机来说，重要的事情是驱动程序的效率和CPU中内核模式的线程数。接收效率不高，工业相机没有足够的缓冲存储器。帧丢失也会发生。
工业相机出现掉帧现象的原因是数据通道被阻塞，无法进行技术处理。因此，当捕获新图像时，可以强制丢弃先前图像，或者强制丢弃新图像。为了解决这个问题，设计者需要精确地设计驱动和工业相机硬件数据传输的每个部分。
工业相机出现掉帧现象的原因是数据通道被阻塞，无法进行技术处理。因此，当收集新图像时，可以强制丢弃先前的图像，或者强制丢弃新图像。一般来说，工业相机的帧丢失与工业相机所使用的传输接口无关。无论是USB、1394、GigE还是相机链接，设计不当的驱动程序或工业相机硬件都是帧丢失的真正原因。原因。
如何解决帧丢失问题？
为了解决这个问题，设计者需要精确地设计驱动和工业相机硬件数据传输的每个部分。有三个地方阻止图像数据：
1、工业相机的一部分
图像传感器将图像传输到相机上的USB芯片，将USB传输到PC，如果PC系统忙于处理接收到的图像，并且图像传感器继续传输新的图像数据，则工业相机必须有足够的存储器缓冲区，反之亦然。
2、可视化软件程序部分
该可视化软件具有用于等待所计算的图像空间的缓冲机制，以便增加图像的缓冲以获得缓冲时间，从而可以处理程序的操作，但是如果操作稳定，则CPU的整体处理速度更快。比图像。速度很慢，当缓存总是超载时，就会出现帧丢失。
3、硬件PC系统部分
这部分偏向PC硬件驱动程序，与可视化软件程序无关。PC机接收的关键是驱动程序的效率，在内核模式下有多少线程处于CPU时间，接收效率不高，工业相机没有足够的缓冲存储器会导致帧丢失。
工业相机具有非常快的帧速率。事实上，只要有足够的容量来调整系统的“临时”忙碌，工业相机缓存就不会像PC程序那样扩大规模。USB工业相机将丢弃帧。只有一种情况，机器视觉软件比工业相机图像慢。软件缓存已满，无法存储新图像。但这是系统数据，而不是工业相机掉数据。在这种情况下，不管使用1394接口、USB接口或GigE接口的工业相机，任何接口的工业相机都将得到相同的结果。
因此，在购买工业相机时，必须详细检查其参数，并选择项目的实际要求，以避免发生掉帧事件。

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