4. 线阵相机和面阵相机
工业相机根据像元的排列方式可分为线阵相机和面阵相机，线阵、面阵相机都有各自的优点和缺点，适用于不同应用环境。
一文了解“工业相机”
图5 面阵相机（左）与线阵相机（右）
线阵相机，顾名思义是被测视野呈“线”状，它的传感器通常只有一行感光元素，以“线”扫描的方式连续拍照，再合成一张巨大的二维图像。在某些应用中，如高频扫描和高分辨率的场合，相比面阵相机，线阵相机具有特定的优势。举例来说，如图6，检测圆形或柱形物品时，可能需要使用多台面阵相机，才能覆盖到物品的整个表面。但如果我们将物品置于一台线阵相机前面，然后旋转物品，通过这种方式将图像展开，我们可以采集到整个表面的图像。而且，线阵相机也更容易安装到狭小的应用空间，比如在相机必须通过输送带上的滚轴来查看物品底部的情况。另外，相比传统面阵相机，线阵相机通常也能够提供更高的分辨率。由于线阵相机需要物品进行运动来创建图像，它们通常非常适合用于检测处于连续运动状态的产品。
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图6 线阵相机能够：（a）展开柱形物品以进行检测；（b）将视觉系统安装到空间狭小的应用环境中；（c）满足高分辨率检测要求；（d）检测处于连续运动状态的物品
相比线阵相机，面阵相机是以“面”为单位来进行图像采集，面阵相机的传感器拥有更多的感光像素，以矩阵排列。面阵相机可以一次性获取完整的目标图像，比线阵相机具有更快的检测速度。大多数常见的检测相机都基于面阵扫描，包括测量面积、形状、尺寸、位置，甚至温度，不过面阵相机每行的信息没有线阵多，帧幅率有限。相机像素通常用万为单位表示，以矩阵排列，比如1百万像素相机的像素矩阵为w x h（宽 x 高）=1000 x 1000。相机的分辨率是指一个像素表示实际物体的大小，用um x um表示，数值越小，分辨率越高。分辨率是由选择的镜头焦距决定的，同一种相机，选用不同焦距的镜头，分辨率就不同，如图7。在表现图像细节方面，不是由相机的像素多少来决定的，而是由分辨率决定的。同等分辨率条件下，像素越多，可以成像的区域面积越大。虽然清晰度并不是由像素决定，但是像素大的相机，可以减少拍照次数，从而提高了速度。
中国工业相机行业发展现状与趋势分析
伴随着电子信息技术的高速发展以及各类摄像头的广泛应用，全球图像视频数据爆炸式增长，人类社会正在进入视觉信息的大数据时代。工业相机可说是工业自动化系统的灵魂之窗，从物件/条码辨识、产品检测、外观尺寸量测到机械手臂/传动设备定位，都是工业相机技术可以发挥的舞台。
随着应用范畴越来越广，为了增加应用弹性或与工业电脑携手组成更复杂的自动化系统，工业相机的规格发展趋势正逐渐朝个人电脑靠拢，部分产品甚至已演化成一台麻雀虽小，五脏俱全的迷你工业电脑。跟人眼相比，工业相机有检测速度快、把关标准不受到人的主观影响等优势，而且工业相机的解析度远高于人眼，在检测细微零件或电路时，比人眼更能明察秋毫。
工业相机在生产制造上的应用越来越广泛，工业相机这类产品也出现新的发展方向。由于不同应用对工业相机的性能跟功能配置有很大的差异，因此工业相机大致上可区分成可配置型系统、嵌入型系统与智慧相机型三大类。但不论是哪种工业相机系统，除了少数特殊应用外，其所使用的工业相机都越来越向个人电脑靠拢，甚至智慧相机本质上就是一台内建cpu、记忆体，可以执行各种视觉演算法的工业电脑。
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。
随着ccd与cmos图像传感器制造技术的不断进步，两者的差异正在逐渐缩小，例如ccd图像传感器不断降低耗电量，以期应用于移动通讯市场，例如近年来基于ccd的tof图像传感器进入市场；cmos图像传感器则持续提升分辨率与灵敏度，以期应用于更的影像产品市场。虽然业界普遍认为cmos取代ccd是必然趋势，在2015年ccd图像传感器的主要制造商索尼公司（sony）甚至发布了其终止量产ccd的时间表。不过目前来看，很多工业或专业应用领域基于ccd图像传感器技术仍占据重要地位，在相当长的一段时间内，两者应该是共存的关系。其实，cmos图像传感器的的优势是能够与图像采集和信号处理等功能集成实现片上系统（soc），随着机器视觉系统从基于pc的板级式视觉系统向能嵌入更多功能、更小型的智能相机系统发展，cmos图像传感器必将成为后的赢家。
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