工業相機的動態范圍、信噪比和比特數

時間：2018-11-15  15:56:11  來源:   瀏覽數: 4988

在日常選擇工業相機的過程中，我們很容易會看到動態范圍、信噪比、比特數這樣的詞匯，但很少有人能夠講的清楚這些概念的含義和三者之間的關系，那么今天跟著軒展科技一起來了解這些參數之間的奧秘。

　　在機器視覺系統中，反映每一個像元灰度質量的指標是動態范圍，也是機器視覺系統要考慮的重要指標之一。動態范圍和空間分辨率是機器視覺系統的二個主要指標。

　　灰度的動態范圍在工業相機中的模擬視頻部分用信號/噪音比（Signal to Noise Ratio），SNR，表示；而在工業相機或圖像采集卡的A/D轉換之后的數字視頻量是用比特（bits）位數n表示。

　　在現實世界中，一幅圖像會同時具有最亮和最暗的區域，它們之間的差距可能是十分巨大的，機器視覺系統所采集的圖像應盡可能地反映出這種灰度的巨大變化范圍。

　　此外，在現實世界中圖像灰度的微小變化，可能就是機器視覺系統要區別的目標和背景的界限，所以機器視覺系統也應盡可能地將圖像中灰度的細微變化反映出來。

　　這二個概念合并起來，就是動態范圍。而它又主要取決于工業相機的性能。

　　CCD的動態范圍、靈敏度和信噪比是互相影響的三個指標，它們從三個不同的角度來反映CCD工業相機的灰度性能。

　　1、信噪比：SNR

　　SNR以分貝表示

　　式中的S是最亮時的視頻電壓Vmax和最暗時的視頻電壓Vmin之差

　　工業相機的最大輸出電壓Vmax取決于它能接受的最大未飽和入射光的能力，即在這一最大光照下，工業相機的視頻輸出電壓還未飽和，尚能線性表達其亮度的變化；最小輸出電壓Vmin為工業相機接收最小光照的能力，即接收圖像最暗區域的能力，它除了與圖像傳感器本身的材料、結構有關外（例如CCD還是CMOS工業相機），尚和工業相機的噪音有關，噪音越大，可檢出最暗圖像的能力越差。

　　2、比特位數n：A/D轉換將模擬視頻信號轉換成二進制數字信號

　　A/D轉換后的數字視頻的精度和動態范圍取決于二進制比特位數n，例如8bits二進制數表達了0-255個灰度，而10bits為0-1023個灰度，位數n越高，視頻灰度信號分得越細，越精密，也意味著動態范圍越大，n個二進制值中的最小位值是A/D將灰度分得最細的單位，稱作LSB。目前市面上的工業相機A/D轉換位數有8位、10位、12位、14位、16位或更高，國產相機目前大部分處于8位或10位A/D居多，極少見到14位以上工業相機。

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