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3. 黑白相机与彩色相机
无论是CCD还是CMOS图像传感器，其原理都是将光子转换为电子，其中光子数目与电子数目成比例。对每个像素，统计其电子数目就形成反映光线强弱的灰度图像，也就是说CCD和CMOS图像传感器是“色盲”，不具备辨色的能力，只能形成黑白图像，如图3（左）。
一文了解“工业相机”
左：黑白模式；中：三棱镜模式；右：拜尔滤波片模式
图3 不同色彩模式的工业相机
为了获得彩像，通常使用三棱镜或滤光片的方法采集颜色信息。三棱镜模式：采用三棱镜将射入的光分成三束，每束光都由不同的内置光栅来过滤出某一种三原色，然后使用三块CCD分别感光，如图3（中）。然后再将这三张图像合成一张高分辨率、色彩精确的图像。由于该方法需要三块感光芯片，造价比较昂贵。
如果考虑到价格因素，柯达的拜尔（Bayer）提出了一种廉价的折中方案：只用一块图像传感器，就解决了颜色的识别。他的做法是在图像传感器前面，设置一个滤光片，上面布满了滤光点，与下层的像素一一对应。如图3（右），Bayer滤光片上的滤光点的排列是有规律的：每个绿点的四周，分布着2个红点、2个蓝点、4个绿点。由于人眼对绿色为敏感，所以绿色是红、蓝的两倍。由于每个滤光点只能通过红、绿、蓝之中的一种颜色，但是在输出时，所有像素都应该有这三种颜色的信息，被滤除的两种颜色分量值在后期的算法处理中通过插值法来补回。
Bayer滤光片的方法显着优点在于它能节省成本，当前绝大多数彩色相机都采用此项技术。不过，黑白相机采集的是所有波长的光子，而Bayer彩色相机仅接受RGB三个波段的光子，并且会做一个去马赛克的邻域平均操作，因此无论是光通量还是细节表现均弱于灰度相机，如图4，对比了彩色相机与黑白相机在相同环境下的成像。所以，如果不需要颜色作为检验需求时，工业相机一般选择黑白相机，因为在拥有相同的分辨率前提下，黑白相机精度更高。

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。

工业相机丢帧现象怎么解决？
一般而言，工业相机丢帧与工业相机所采用的传输接口是没有关系的，无论是USB，还是1394、GigE、或者是cameralink，设计不良的驱动程序或工业相机硬件才是造成丢帧的真正原因,这对视觉检测造成了负面影响。
图像资料堵塞的问题有三个：
01
工业相机的部分
图像传感器传送图像到相机上的USB芯片，USB再传送给PC端，假如PC端系统太繁忙，来不及处理接收的图像，而图像传感器又继续传送新的图像资料，这时工业相机就要有满意的记忆体缓存，反之就会发生丢帧现象。
02
视觉软件程序部分
视觉软件关于等候计算的图像空间，有无缓冲的机制，以加大图像的缓存抢夺缓冲的时间，让程序的运算来得及处理，但若安稳的运作情况下，CPU的整体处理速度比图像进来的速度慢，那缓存总有超载的时间，就会有丢帧的情况发生。
03
硬件PC系统部分
这部分偏重PC硬件驱动程序，跟视觉软件程序无关，PC端的接收要害就是驱动程序的功率，以及WINDOWS有多少内核方式下的线程在分割CPU的时间，接收的功率欠好，工业相机又没有满意的缓冲记忆体，就会构成丢帧的现象。
工业相机丢帧现象怎么解决？（思诺威视）
工业相机的帧速非常快，实际上工业相机的缓存不会像PC的程序可以无限制的加大，只要有足够的容量用以调节系统“暂时”的繁忙就够了。USB工业相机会丢帧，只有一种情况就是机器视觉软件运算的速度比工业相机图像进来的速度还慢,时间长了软件缓存堆满了，无法再存放新图像但这是系统掉资料，不是工业相机掉资料。在这种状况不论使用1394接口的工业相机，还是USB接口，又或者是GigE接口，任何接口的工业相机都会得到相同结果。

工业相机行业的产业链覆盖全球
目前大多数工业相机都采用GbE介面，除了成本低廉外，容易与工业电脑介接，组成庞大复杂的自动化系统也是其一大优势。搭载USB3.0的工业相机也因为同样的理由，而在市场上越来越受到欢迎。
至于智能相机，本质上已经是一台迷你型工业电脑。以朗锐智科的PCM-6410工业相机为例，除了光学、影像感测器、数位讯号处理器等相机的元素外，该相机还搭载第7代英特尔?酷睿?处理器，可以直接在相机上执行各种视觉演算法。这种智能相机具备体积小、部署简单的优势，适合用在小规模自动化系统，或是与机器手臂结合，引导机器手臂作业。
工业相机主要包括镜头、感光传感器、网络芯片编码器、滤光片等。目前全球镜头厂商主要有：富士能、施耐德、卡尔蔡司、东正光学、普密斯;CMOS/CDD的生产厂商有日本索尼、日本松下、美国Aptina;网络芯片编码器生产厂商有：华为海思、美国TI、台湾智源、NXP等;而整机厂商有：中国海康、大华、云从、大恒等，国外Sony、BASLER、BAUMER等。

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