一秒讀懂線掃與面陣相機差異:精度、速度、場景全解析
工業相機作為機器視覺系統的重要傳感器,扮演著至關重要的角色。線掃相機和面陣相機是工業視覺和機器視覺領域最常見的兩種圖像傳感器類型,雖然兩者都可以用于圖像采集,但它們在結構、性能、應用場景等方面存在顯著差異。在用途不同的情況下選擇合適的傳感器的結構工業相機,至關重要。本文將深入探討這兩種相機的區別及其各自的應用場景,幫助讀者更好地理解這兩種相機的特點與選擇。
一、線掃相機
線掃相機,顧名思義,是通過一條線的方式來捕捉圖像信息。這種相機的傳感器排列成一維線陣,每次只掃描圖像的一條線。線掃相機的工作原理類似于掃描儀,每次僅捕捉圖像的一行,然后通過物體的移動或者相機的移動來構建完整的圖像。因此,線掃相機適合用于高速運動物體的成像。
線掃相機的主要優勢包括:
高速度:由于每次只拍攝一條線,因此能夠在高速運動的情況下,依然保持良好的圖像質量。
高分辨率:通過較高的線數和運動方式,可以達到較高的最終圖像分辨率。
然而,它也有一些不足之處:
對同步性要求高:物體移動或相機移動需要高度同步,否則會導致圖像失真。
不能適用于靜態物體:如果被拍攝對象靜止不動,則無法獲取完整圖像。
二、面陣相機
面陣相機是一種2D的圖像捕捉方式,其傳感器是以二維陣列方式排列的。面陣相機的傳感器能夠在同一時刻捕捉到整個場景。圖像通過鏡頭投射到傳感器上,傳感器所有的像素共同工作,從而形成完整的圖像數據。適合靜態或低速運動的場景。
面陣相機的優點:
實時捕捉:可以瞬間獲取整個畫面的信息,適合于動態拍攝和實時圖像處理。
操作簡便:無需考慮運動同步問題,操作相對簡單。
然而,面陣相機也有一些局限性:
速度較慢:在高速生產環境下,面陣相機可能無法滿足實時采集的需求。
分辨率有限:由于傳感器的分辨率限制,面陣相機在某些情況下可能無法提供足夠的畫質。
三、線掃相機與面陣相機的區別
特性 |
線掃相機 |
面陣相機 |
傳感器結構? |
一行(或幾行)像素 |
二維矩陣(行 x 列)像素 |
成像原理 |
逐行掃描 + 運動拼接 |
單次曝光捕獲完整二維圖像 |
成像速度? |
行頻(通常數kHz至MHz),?線速度極高 |
幀率(通常數Hz至數千Hz),?整體幀速率受限 |
分辨率 (運動方向) |
?理論上無限?(取決于運動精度和掃描時間) |
固定?(由傳感器列數決定) |
分辨率 (垂直方向) |
?固定?(由傳感器行數決定,通常很高) |
?固定?(由傳感器行數決定) |
視場大小 (運動方向) |
?理論上無限?(取決于掃描長度) |
?固定?(由鏡頭和傳感器尺寸決定) |
視場大小 (垂直方向) |
?狹窄?(由傳感器高度決定) |
較大?(由鏡頭和傳感器尺寸決定) |
動態范圍 |
?通常更高?(單行像素曝光控制更靈活) |
標準,高端型號也可很高 |
運動?要求 |
必須?(物體或相機運動) |
非必需?(用于靜止或低速物體) |
圖像失真? |
對運動穩定性要求極高,否則產生拼接撕裂、變形 |
高速運動時可能出現運動模糊(全局快門可減輕) |
典型應用 |
連續運動物體的高速、高分辨率檢測/成像 |
靜止、低速或周期性運動物體的成像/檢測 |
在工業視覺領域,線掃相機與面陣相機如同“千里眼”與“廣角鏡”,各具優勢,適用于不同場景。線掃相機在長幅檢測(如鋼板、布料)中分辨率更高,而面陣相機在靜態檢測(如零件缺陷)中更高效。線掃相機多用于印刷、紡織、光伏等行業的高速流水線;面陣相機則常見于電子組裝、醫療影像等需要快速響應的領域。只有掌握兩者的特性,才能讓工業視覺系統發揮最大效能。
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(本文由致瑞圖像提供技術支持,專注工業視覺解決方案10年+)