Вопрос-ответ

Минимальный срок поставки камер машинного зрения составляет 8 недель (в случае наличия интересующего оборудования на складе производителя). Как правило, стандартный срок поставки составляет 8-10 недель, в редких случаях он может быть увеличен до 12 недель.
Если оборудование есть у нас на складе, мы можем поставить в течение нескольких дней.
Срок поставки комплектующих для систем технического зрения - около 4 недель.
При составлении коммерческого предложения всегда указывается реальный срок поставки.

В зависимости от требований Заказчика выполняется комплекс работ по метрологическому сопровождению проекта. Для подтверждения метрологической достоверности получаемых данных можно ограничиться калибровкой измерительных каналов. В случае необходимости может быть разработана и аттестована методика проведения поверки и проведена работа по внесению измерительной системы испытательного стенда в Регистр Средств Измерений, в том числе и военного применения.

Это означает, что объектив в первом случае формирует изображение диаметром 16 мм, достаточный для покрытия матрицы 12,8 x 9,6 мм, во втором случае формируется изображение диаметром 11 мм, достаточное для покрытия матрицы 8,8 x 6,6 мм, в последнем случае диаметр изображения составит 8 мм, чего достаточно для покрытия матрицы 6,4 x 4,8 мм. Данные термины появились во времена использования Видеконовских трубок и описывают диаметры самой трубки, а не размер изображения.

Крепление F-Mount разработано компанией Nikon и является de-facto одним из стандартов для промышленных камер с большими сенсорами и промышленных объективов. Крепление байонетного типа, расстояние от крепления до плоскости изображения составляет 46,5 мм.

Первым разработанным стандартом является тип крепления C-mount, его резьба имеет диаметр 25,4 мм (1″), шаг резьбы равняется 0,794 мм (1/32″) - тип резьбы "1-32 UN 2A". Расстояние до плоскости матрицы составляет 17,526 мм (0,69″). Тип крепления CS-mount появился в связи с использованием матриц меньшего формата и отличается от стандарта C-mount уменьшенным расстоянием от объектива до матрицы в 12,5 мм. Для перехода от типа крепления CS-mount к C-mount используют переходное кольцо толщиной 5 мм.

При выборе камеры всегда рекомендуется отдавать предпочтение моделям с монохромным сенсором, если, конечно, для решения какой-либо задачи не требуется цветовая информация.

Преимущество монохромной камеры заключается в отсутствии мозаики светофильтров на сенсоре - Фиьтра Байера, который необходим для построения цветного изображения.

Фильтр Байера представляет собой периодическую структуру чередующихся светофильтров расположенной над светочувствительными элементами (пикселями) сенсора, классической является RGB структура. То есть каждый пиксель покрыт одним из фильтров (или Красным (R) или Зеленым (G) или Синим (B)) и получает информацию только о одной компоненте цвета.

Для того чтобы восполнить информацию о недостающих цветовых компонентах выполняется расчет значений по соседним пикселям с использованием методов интерполяции - процесс дебайризации. То есть каждый пиксель получает некое усредненное значение недостающих цветовых значений, выполненное по соединимы пикселям. Итоговая картинка получается более размытой, чем аналогичное монохромное изображение. В дальнейшем часто применяются алгоритмы повышения резкости, но в ряде случаев это может приводить к возникновению дополнительных "артефактов на изображении".

Монохромная камера обладает рядом преимуществ по сравнению с цветной: более высокая чувствительность сенсора - за счет отсутствия фильтров (пропускающих лишь часть спектра) на пикселях камеры; более высокая четкость изображения - за счет отсутствия необходимости выполнять дебайризацию. То есть в целом на монохромной камере получается более высокое качество изображения.

Ниже представлен пример цветного и монохромного изображения одного и того же объекта.

Сенсоры различают по способу считывания информации на два вида:

Глобальный затвор (Global Shutter) – сканирование всех рядов матрицы одновременно.

Скользящий затвор (Rolling Shutter) – сканирование рядов матрицы поочередно.

Оба вида сенсоров имеют свои преимущества и недостатки, всё определяется классом решаемой задачи и предъявляемыми требованиями. Глобальный затвор применяется для съёмки быстропротекающих процессов или движущихся объектов, где важно сохранение исходной геометрии изображения, например, контроль качества продукции на конвейере, измерение объёма, съёмка спортивных соревнований. Скользящий затвор отлично подходит для получения изображений статичных объектов, например, например, в микроскопии, дефектоскопии, или там, где наличие искажений на изображении не является критическим, например, видеонаблюдение, художественная съёмка.

 

Глобальный затвор	Скользящий затвор
Отсутствие искажений в захваченном изображении за счёт «моментального снимка» всех рядов матрицы.	Возможно наличие искажений при съёмке быстро-движущихся объектов или процессов, особенно при движении объекта поперёк области видимости
Выше стоимость за счет более высокой сложности схемотехнических решений, технологического процесса и бОльшего количества комплектующих.	Ниже стоимость, проще технологический процесс.
Более высокий уровень шумов и степень нагрева камеры	Ниже уровень шумов из-за меньшего количества выделяемого тепла за счет использования меньшего количества транзисторов.
Синхронизация с импульсным источником света проста и не требует существенных усилий по настройке.	Синхронизация камеры и подсветки требует согласования времени экспозиции, длительности светового импульса и задержки на выдачу светового импульса.

 

Камеру со скользящим затвором можно использовать в режиме приближенному к работе глобального затвора. Для этого используется импульсная подсветка, а параметры экспозиции матрицы и срабатывания подсветки подбираются так, чтобы световой импульс приходился на начало экспонирования последних рядов сенсора. При этом его длительность была ограничена экспонированием первых рядов сенсора, образуя своего рода «окно» экспонирования. Пояснение на рисунке ниже:

Ниже представлены примеры искажений, получаемых при использовании скользящего затвора.

 

1.      Определить требования по задаче:

1.1.   Требуемый размер области видимости. Например, 1000x500мм

1.2.   Желаемое рабочее расстояние. Например, не более 2метров

2.      Определить характеристики камеры

2.1.   Размер сенсора. Например, 2/3”.

2.2.   Размер пикселя. Например, 3,45мкм.

2.3.   Тип крепления объектива (F-Mount, TFL-Mount, C-Mount, CS-Mount, S-Mount и т.д.)

3.      Определить тип оптики

3.1.   С фиксированным фокусным расстоянием

3.2.   Вари-фокальная

3.3.   Телецентрическая оптика

3.4.   Специальная оптика

4.      Определить подходящий модельный ряд оптики по охвату сенсора. Например, для сенсора размером 2/3” подойдут объективы с охватом сенсора 2/3”, 1”, 1.1”. Использование оптики, рассчитанной на меньший размер сенсора, может привести к виньетированию (не полный охват сенсора камеры) или к более высоким искажениям на краях изображения. Но выбирать оптику, рассчитанную на значительно бОльший размер сенсора, во-первых, нерационально, во-вторых, это может привести к сложности в согласовании разрешающей способности камеры и объектива. Поэтому желательно выбирать наиболее близкий по охвату сенсора модельный ряд оптики.

5.      Убедиться в соответствии разрешающей способности выбранного модельного ряда размеру пикселя камеры. Например, исходя из данных, указанных в пункте 2, подойдут объективы с охватом сенсора 2,3” разрешающей способностью 5МП. Как правило эти данные указываются в описании к модельному ряду на сайте производителя либо спецификации на конкретную модуль объектива. Кроме разрешения объектива может указываться минимальный размер пикселя, который может быть обеспечен разрешающей способностью выбранной модели. Либо могут приводится результаты измерений CTF или MTF. Согласование разрешающей способности камеры и объектива важный этап, поскольку, выбрав объектив с недостаточной разрешающей способностью можно перечеркнуть все преимущества камеры с высоким разрешением. Верно и обратное, в системе камера-объектив итоговое разрешение определяется характеристиками наихудшего из компонентов.

6.      Определить фокусное расстояние

6.1.   Исходя из размера сенсора камеры, требуемого размера области видимости и желаемого рабочего расстояния, рассчитать требуемое фокусное расстояние объектива. Для этого можно использовать оптические калькуляторы. Доступные на сайтах производителей камер и оптики, или прочих ресурсах, посвящённым машинному зрению.

6.2.   Выбрать ближайшее из наиболее распространённых на рынке фокусных расстояний: 6, 8, 12, 25, 16, 35, 50, 75, 100мм. При этом учитывать, что чем короче фокусное расстояние, тем выше уровень искажений, особенно это касается оптики на большой размер сенсора (1” и более). Но в тоже время, чем меньше фокусное расстояние, тем больше глубина резкости.

7.      Если на одном из этапов возникают сложности, в ряде случаев бывает полезно вернуться к пересмотру требований по задаче или выбору другой модели камеры.

Теоретическое максимальное оптическое разрешение определяется дифракционным пределом, который зависит от длинны волны и апертуры объектива. Дифракция возникает из-за волновой природы света, при его прохождении через отверстие, например, апертуру объектива, приводя к эффекту интерференции, что искажает исходное распределение интенсивности. Точечный объект будет корректно отображаться на изображении пока, размер объекта не достигнет определенного размера. При дальнейшем уменьшении размера объекта – его изображение не будет меняться и будет представлять собой диск с определенным диаметром, который определяется значением F/# объектива и длинной волны света.

Данная фигура носит название «Диск Эйри», радиус которого вычисляется по формуле:

Где λ – длинная волны, f – фокусное расстояние объектива, d – диаметр апертуры объектива. Отношение f/d – называется F-number.

Предел Рэлея – условие при котором невозможно различить два точечных объекта – когда пики дисков Эйри этих объектов находятся на расстоянии меньше, чем радиус диска Эйри.

На стороне сенсора (в пространстве изображения) минимально различимый размер обычно принимается 2rA, вне зависимости от реальных размеров объекта. По этой причине оптика должна подходить по разрешающей способности к размеру пикселя матрицы камеры. Например, если на стороне сенсора 2rA = 5мкм, то бессмысленно использовать камеру с меньшим размером пикселя (например, 2мкм), так как все равно это не позволит различить близкорасположенные точечные объекты.