相机基础知识

相机基础知识根据材料分类：CCD(ChargeCoupledDevice)电荷耦合器件CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-SemiconductorTransistor)互补金属氧化物半导体1.1相机芯片的分类1.1相机芯片的分类根据像元排列结构分类：线阵芯片：面阵芯片：CMOSCCD：全帧转移CCD帧转移CCD行间转移CCDCMOSCCD：单沟道线阵CCD双沟道线阵CCD特殊线阵TDI1.1相机芯片的分类像元尺寸指芯片像元阵列上每个像元的实际物理尺寸，从某种程度上反应了芯片对光的响应能力。灵敏度两种物理意义：光器件的光电转换能力；器件所能传感的最低辐射功率。光谱响应指芯片对于不同波长光线的响应能力。1.2芯片主要参数CCDCMOS成本功耗速度灵敏度噪声2.1相机的主要参数分辨率由相机所采用的芯片分辨率（芯片靶面排列的像元数量）决定。表示方式：面阵相机水平分辨率×垂直分辨率线阵相机＊k(210)对同样大的视场成像时，分辨率越高，对细节的展示越明显。速度表示相机采集图像的频率。面阵相机用帧频表示，单位fps（framepersecond）线阵相机用行频表示，单位KHz(行)2.1相机的主要参数噪声指成像过程中不希望被采集到的，实际成像目标外的信号。•散粒噪声：由有效信号带来的符合泊松分布的统计涨落噪声。•固有噪声：由图像传感器读出电路、相机信号处理与放大电路等带来的噪声。信噪比图像中信号与噪声的比值。代表了图像的质量，图像信噪比越高，图像质量越好。2.1相机的主要参数动态范围表示相机探测光信号的范围，可用倍数、dB或bit等方式表示。像元深度数字相机输出的数字信号，即像元灰度值，具有特殊的比特倍数，称为像元深度。光学接口接口类型后截距接口C口17.526mm螺口CS口12.5mm螺口F口46.5mm卡口2.2相机的选型芯片性能•分辨率•像元•速度•光谱响应范围功能参数•软件•尺寸•可靠性•极端环境目标需要•项目需要•特殊需要合适的相机芯片的性能决定着相机的性能，同时追求功能差异；不同相机比较，参数单位与测试条件不同，需换算；没有完美的可使用于各类应用的传感器或相机，根据具体应用进行选型。3.1镜头理论焦距3.1镜头理论视场/视场角3.1镜头理论光圈/相对孔径光圈系数=镜头焦距𝒇镜头入瞳直径𝒅=𝟏相对孔径•完整的光圈系数值有，f1，f1.4，f2，f2.8，f4，f5.6，f8，f11，f16，f22，f32，f44，f64•孔径光阑3.1镜头理论景深在不做任何调节的情况下，在物方空间内，可接受的能清晰成像的空间范围。超出景深范围的目标，成像模糊，已不能接受。最小工作距离指镜头与目标之间的最小距离。相面尺寸指镜头能支持的最大清晰成像范围。给镜头选配CCD时，遵循“大的兼容小的”原则，即镜头的像面尺寸大于或等于CCD尺寸。3.1镜头理论接口像质指镜头的成像质量，传函MTF和畸变是用于评价像质的两个重要参数。•MTF：在成像过程中的对比度衰减因子，即成像出现“模糊化”，对比度下降。•畸变：指成像的变形。4.1数据接口理论CameraLink从ChannelLink技术发展而来，并增加了一些传输控制信号，定义了一些相关传输标准。有Base、Medium和Full三种配置。主要解决了数据传输量的问题，为不同速度的相机提供了合适的配置和连接方式。配置支持的端口芯片数目接口数目有效数据带宽BASEA,B,C1175M*8*3=1.8GbpsMEDIUMA,B,C,D,E,F2275M*8*6=3.6GbpsFULLA,B,C,D,E,F,G,H3275M*8*8=4.8Gbps4.1数据接口理论USB全称UniversalSerialBus，通用串行总线。可热插热拔，链接方便。USB1.0、USB1.1、USB2.0USB3.0•将接口的传输速度提升到5.0Gb/s（USB2.0接口的10倍）；•提供将近400MB/s的有效传输带宽；•对USB2.0标准向下兼容；•与USB2.0几近完全相同的接口和管脚设置•更低的功耗4.1数据接口理论IEEE1394又称FireWire，是目前为止最快的高速串行总线。•速度快；•开放式标准•真正的点对点传输协议；•支持热插拔；•多媒体应用的实时数据传输。GigabitEthernet千兆以太网技术为最新的高速以太网技术,由于使用原有Ethernet的架构为基础，不必更换正在使用的网络和操作系统，因此用户无须放弃旧的Ethernet标准和使用习惯，这在技术转移的层面上极受青睐。具有简易性、扩展性、可靠性、经济性、可管理维护性、广泛应用性等优点。4.1数据接口理论GigEVision是一种基于千兆以太网的图像传输标准。具有传输距离长、传输效率高并可向上升级到万兆网、通信控制方便、软硬件交换性强、可靠性高等优点，是未来数字图像领域的主要接口标准。GigEVision主要解决了千兆以太网的两个问题：数据包小而导致的传输效率低；CPU占有率过高。CoaXPress是一种新推出的高速串行接口转换技术，目前还没有标准化的接口协议。具有数据传输量更高、传输距离更长、可选的传输距离和传输量、可实现低延迟实时数据传输、稳定的线缆材料、易于集成、低廉的线缆材料价格、支持热插拔等特点。4.1数据接口理论Hs-Link是对高端需求的满足非常有代表性的接口。特点如下：•支持更高速的传输带宽；•信号协议与CameraLink兼容；•完全精确的实时外触发；•更低的系统成本；•更紧凑的CX4标准线缆设计，更长的生命周期；•数据稳定性和可靠性更高；•系统网络同步处理功能、数据级联；•更长的传输距离。谢谢观看！