机器视觉领域中，相机作为视觉成像的基础硬件，发挥着至关重要的作用，下面根据相机的不同场景及需求进行介绍
相机基础知识
工业相机：工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转换为有序的电信号。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。
成像原理：
物体反射光线，经过镜头缩小成像在感光芯片上，有序的将光信号转换为电信号；其中镜头负责将目标成像在图像传感器的光敏面上，光学接口连接相机与镜头，感光芯片将光信号转换成电信号，数据接口传输数据给工控端。
相机的相关参数
分辨率：相机采集图像的像素点数。长边像元数 x短边像元数。
像元尺寸：单个像元的大小，一般是正方形，单位是um；像元是芯片的最小组成单位。
靶面尺寸：芯片对角线长度。靶面的单位是英寸，芯片尺寸单位是毫米，1英寸=16mm。
最大帧率：帧率：相机采集图像的速率；单位：fps。相机最大可以做到多少帧，也与像素格式有关。
像素格式：Mono/Bayer：帧率最高；YUV/RGB：帧率较低，其中RGB帧率最低；对彩色相机来说，RGB色彩最好。
Mono8与Mono10的区别： Mono8 与 Mono10 的区别：
Mono8：图像灰度值被分为0-255（共256个灰度值）即28=256。
Mono10：图像灰度值被分为0-1023（共1024个灰度值）即210=1024。
Binning (合并像元):将芯片中的像元合并，合并组合一般为：1：1或2：2或4：4。缺点：会降低分辨率；优点：可以提高亮度，芯片像元合并后像元变大，因此芯片的感光能力更好。
动态范围：相机能测量到的最大亮度和最小亮度的比值。单位：dB。
信噪比：图像中信号与噪声的比值。代表了图像的质量，信噪比越高，图像质量越好。单位：dB。
增益：感光信号与输出信号的放大比例，增益越大噪点越多。未开增益：芯片将接受到的光信号直接转化为电信号。增加增益：芯片将接受到的光信号先放大后，再转化为电信号。
曝光时间：相机芯片的感光时间，快门打开的时间
数据接口：Gige（最常用）数字I/O：6pin
该图直观的展现出传感器对于不同波长光的敏感程度，其中横轴为波长，纵轴为对应的响应度
相机的类型
按传感器
按相机传感器可分为面阵相机和线阵相机
面阵相机
其传感器上的像素呈面状分布的相机，所成图像为二维的“面”图像，多运用在静止和运动的场景，相较于线阵相机范围广泛，图像更为直观
面阵相机
面阵相机芯片
线阵相机
传感器上的像素呈线状分布的相机，其所成图像为“线图像”；相机和物体之间要有相对运动才能成像，较面阵相机其具有高帧率，高精度，大视野的特点
线阵相机
线阵相机芯片
线阵相机工作方式
线阵相机的成像传感器只有一行（或几行）像素，随着物体的运动，在相机（或图像采集卡）内部，将一行行的图像拼接成一幅完整的图像
线阵相机常用公式
- 帧率 Fr=行频 F/行高 H
注意：
- 当 1/行频大于曝光时间时，帧率上限由行频决定，此时帧率=行频/图像行高
- 当 1/行频小于曝光时间时（包括接近），帧率上限由曝光决定，帧率=1/曝光时间/图像行高
- 行频匹配计算： 行频 F=（WV）/L ；其中 W 为横向分辨率，即 Width 值；V 为物体运行速度；L 为横向视野
如上图所示，图像成像时如果出现沿着运动方向拉伸的情况下，则可能是由于行频过高导致的，此时就应该适当的降低行频 F；反之如果出现沿着运动方向压缩的情况下，则可能是由于行频过低导致的，此时则应该适当的增加行频 F；
2. 分倍频公式：R=T(M/P 1 P 2) （前提不超出行频的情况下）R 经过分倍频后实际给到 sensor 的触发行频；T为外部编码器信号输入行频；M 乘法器对外部信号行频做乘法；P 1 预分频器，对外部信号行频做除法；P 2 后分频器作用和 P 1 一样；
按拍照方式
其是根据被测物体是否运动选择相机的快门方式
卷帘快门
传感器在曝光时不是所有像素同时感光的，而是逐行曝光，每行像素按照顺序依次感光；拍摄高速运动物体会出现拖影现象
全局快门
所有像素同时感光曝光，在任意一个时间点，所有像素都接受相同的光量从而读出为一张照片
全局快门和卷帘快门成像区别
Tips:****静止拍摄可以选择全局相机也可以选择卷帘相机；运动拍摄只能选择全局相机。
按芯片类型
按芯片类型可以选择 CCD 芯片和 CMOS 芯片
CCD 芯片
其灵敏度高，噪声小，成像质量高，敏锐度好，功耗高，成本高，但是只支持全局快门
CMOS 芯片
其局部传图，噪点多，成像质量低，高速传输，功耗低，成本低，且可以支持卷帘快门和全局快门，目前常用的的相机芯片类型
按颜色分类
按颜色可以分为黑白相机和彩色相机这两种 同样的分辨率下，黑白相机的分辨率要高于彩色相机，在工业视觉中一般黑白相机的使用较为频繁
按接口类型
千兆网口：传输速度快，高效高性能高稳定，传输距离可达100m
USB 3.0：传输速度快，但不能长距离传输，3米之内最稳定，5米为极限
USB 2.0：传输速度慢，不能长距离传输，成本低，高性价
Camera link：主要是传输数据使用，传输距离近，需要采集卡，成本高
千兆网口
USB 2.0
USB 3.0
Camera link
相机的选型
选型计算
帧率（FPS）/行频 帧率是面阵相机每秒钟拍照的张数，行频是线阵相机每秒钟拍照的行数； 帧率选型计算需要的输入信息是检测速度； 行频选型计算需要的输入信息是运动速度和像素（像元）精度； 像素精度计算需要的输入信息是视野范围FOV和相机分辨率； 一、通过检测速度计算帧率： 计算公式：帧率＞检测速度; 计算示例：检测速度每秒定位10个工件（单个工件视觉定位时间＜0.1s），求帧率？ 计算结果：帧率＞10； 注：计算帧率时应包含软件处理图像所需时间：1/(拍照时间+处理时间) ＞检测速度； 二、通过检测速度计算行频： 1）通过视野范围FOV和相机分辨率计算像素精度： 计算公式：像元精度=FOV/相机分辨率 计算示例：视野范围409.6mm，相机分辨率8K（8192），求像素精度？ 计算结果：像素精度=409.6/8192=0.05mm 2）通过目标运动速度和像素精度计算行频 计算公式：行频＞运动速度/像素精度； 计算示例：像素精度0.05mm,运动速度1m/s，求行频？ 计算结果：行频＞(1m/s) /0.05mm=20KHz； 注意：曝光时间＜1/行频,，否则会影响实际行频；