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CCD图像传感器和图像处理基础

时间:2020-08-20 17:33 点击次数:
 

  图像处理是指在二维平面上捕捉物体的能力,这导致图像处理在自动检查中被广泛应用,作为视觉检查的替代方法。本文介绍CCD(像素)传感器和图像处理的基础。

  CCD图像传感器

  数码相机的结构几乎与传统(模拟)相机的结构相同,但不同之处在于,数码相机配备了一种称为CCD的图像传感器。图像传感器类似于传统相机中的胶片,并以数字信息的形式捕获图像,但它如何将图像转换成数字信号?

CCD image sensor

  CCD代表电荷耦合器件,它是将图像转换成数字信号的半导体元件。差不多了。高度和宽度均为1厘米,由像网格一样排列的小像素组成。

  当用照相机拍摄照片时,从目标反射出来的光通过镜头传输,在CCD上形成图像。当CCD上的像素接收到光时,产生与光强相对应的电荷。电荷被转换成电信号,以获得每个像素所接收的光强度(浓度值)。

1/1.8-inch (approx. 9 mm)

  这意味着每个像素都是一个能够检测光强的传感器(光电二极管),而一个200万像素的CCD是一个由200万个光电二极管组成的集合。

  光电传感器可以检测指定大小的目标是否存在于指定位置。然而,单个传感器对于更复杂的应用是无效的,例如在不同位置检测目标,检测和测量形状不同的目标,或执行总体位置和尺寸测量。CCD是几十万到数百万传感器的集合,大大扩展了可能的应用,包括第一页中的四个主要应用类别。

  像素数据在图像处理中的应用

  本指南的后一部分简要地详细说明了通过每个像素将光强转换为可用数据的方法,然后转移到控制器进行处理。

  1、单个像素数据(在标准黑白相机的情况下)

256亮度级图像

  在许多视觉传感器中,每个像素根据光强以256级(8位)传输数据。在单色(黑白)处理中,黑色被认为是“0”,白色被认为是“255”,这允许将每个像素接收到的光强度转换成数字数据--这意味着CCD的所有像素的值都在0(黑色)和255(白色)之间。例如,包含白色和黑色,即一半和一半的灰色被转换为“127”。

  2、图像是256级数据的集合。

  用CCD捕获的图像数据是构成CCD的像素数据的集合,像素数据被再现为256级对比度数据。

  原始图像

当左边的图像用2500像素表示时

眼睛被放大,表示为256级数据

  眼睛的数值为30,几乎是黑色,而周围区域的数值为90,比30亮

  如上例所示,图像数据以每个像素0到255级别之间的值表示。图像处理是通过使用各种计算方法计算每个像素的数值数据来发现图像上的特征的处理。

  将检测区域划分为称为分段的小区域,并将该段中的平均强度数据(0~255)与周围区域的强度数据进行比较。作为比较的结果,超过一个指定的强度差异的斑点被检测为污迹或缺陷。

  将一段(4像素x4像素)的平均强度与周围区域的强度进行比较。在上面的示例中,在红色段中检测到污渍。

  CCD和图像处理基础概述

  机器视觉系统可以检测区域(像素)、位置(强度变化点)和缺陷(强度变化量),CCD图像传感器的每像素256级强度数据。通过选择像素级别较高的系统可以提高速度,您可以轻松地为您的行业扩展可能的应用程序数量。

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