カメラはどうやって選べばいいのでしょうか？
多くの場合、カメラの選択はマシンビジョンエンジニアにとって緊急の質問となるため、カメラを選択するときは次の点を理解する必要があります。
通常、最初にシステムの精度要件とカメラの解像度を知る必要があります。次の式を使用できます: X 方向のシステム精度 (X 方向のピクセル値) = 視野 (X 方向) / CCD チップのピクセル数 (X-方向)、Y 方向のシステム精度( Y 方向のピクセル値) = 視野範囲 (Y 方向) / CCD チップのピクセル数 (Y 方向)。
もちろん、システムの精度やサブピクセル方式などを総合的に考慮して理論上の画素値を求める必要があり、システムの要求速度やカメラの撮像速度も把握する必要があります システム単体動作速度＝システム撮像（伝送含む）速度＋システムただし、システムの撮像（送信を含む）速度は、カメラの非同期トリガ機能やシャッタースピードなどに基づいて理論的に計算できますが、ソフトウェアを使用して実際にテストするのが最善の方法であり、その場合はカメラと画像のキャプチャを考慮する必要がありますこれには 2 つの試合が含まれるため、カードを一緒に使用します。
ビデオ信号のマッチング。白黒アナログ信号カメラの場合、CCIR とRS 170 (EIA)の 2 つの形式があり、通常、キャプチャ カードは両方のカメラをサポートしています。
解像度のマッチング。各ボードは、特定の解像度範囲内のカメラのみをサポートします。
特殊な機能のマッチング。カメラの特殊な機能を使用する場合は、まず使用するボード カードがこの機能をサポートしているかどうかを確認してください。たとえば、複数のカメラで同時に写真を撮影したい場合は、キャプチャ カードがマルチ チャネルをサポートしている必要があります。カメラがプログレッシブ スキャンである場合、キャプチャ カードはラインごとのスキャンをサポートする必要があります。
インターフェースのマッチング。カメラとボードのインターフェースが一致しているかどうかを確認します。CameraLink、Firewire1394 など。最後に価格比較です。
サブピクセルとは何ですか?
解像度という用語は通常、CCD チップ上の行と列の数を表すために使用されます。実際、CCD チップはサンプリング デバイスであり、その最大サンプリング レートはサンプリング法則によって決まります。つまり、サンプリング レートはナイキスト周波数の 2 倍より高くなければなりません。
サンプリング理論は 1 次元の時間信号に広く使用されていますが、CCD チップの信号サンプリングには完全には適用されていません。CCD チップのサンプリング レートは、サブピクセル演算によって向上させることができ、その理論は、ピクセルをサブピクセルで構成されるサブイメージとして扱うことです。通常、10×10 サブピクセルのサブ解像度で画像を処理できます。典型的な例は、ブロブの重心を決定することです。積分的な性質により、生のピクセル位置誤差はそれ自体の出力と同じになります。
1次元のグレースケール画像を想定すると、グレースケール値の転換点がたまたまピクセルの端に現れれば、輪郭点の正確な位置を知ることは容易です。しかし、実際の転換点は理想的なレベルではない可能性があり、チップ上のピクセルがカットされた転換点の位置を正確に知ることはできません。さらに重要なのは、ぼやけたグレースケールではグレースケールの違いが許容されるため、サブピクセルの位置をグレースケールの関数として決定できることです。いずれの場合でも、サブピクセルアルゴリズムは、CCD チップ内のシミュレートされた画像が画像処理ユニットのメモリにできるだけ正確に描画される場合にのみ正確になります。
12ビットカメラとは何ですか? 12 ビットのカメラが必要ですか?
理論的には、12 ビット カメラのダイナミック レンジは 8 ビット カメラの 16 倍です。8 ビット カメラは、最大 256 グレー レベルを検出できます。12 ビット カメラには 4096 のグレー レベルがあります。
カメラはデジタルなので、213.5625、つまり 213 や 214 まで測定する必要はありません。213 ～ 214 グレー レベルの間のグレー レベルを検出する必要がある場合、8 ビット カメラではうまく機能しません。これは、8 ビット カメラと同じ量のデータを取得しながら、16 倍のダイナミック レンジを提供する 12 ビット カメラを使用する場合です。
CMOSカメラとCCDカメラの違いは何ですか?
これらはプロセスと構造が異なる 2 種類のマイクロ電子デバイスであり、主な違いは次のとおりです。
i) CCDセンサーはCMOS カメラよりもフィルファクターが大きい傾向があるため、CMOS センサーよりも光に敏感です。現在、マイクロレンズ技術を用いたCCDは充填率100%を達成できますが、CMOSは周囲の回路素子の影響により充填率が70%程度が一般的です。
ii) CCD センサーはより高い信号対雑音比を実現できるため、低コントラストの状況に適しています。
ⅲ) CMOS センサーは CCD センサーよりもはるかに高い画像転送速度を実現できるため、高速アプリケーションに適しています。
ⅳ) CMOS センサーは、その回路構造の特性により、CCD センサーよりも出力の柔軟性が高く、画像出力の対象となるサブエリアを任意に選択して、画像の転送速度を向上させることができます。解像度 1280×1024 および 15 フレーム/秒の画像送信周波数 CCD センサーの場合、そのシリアル結合出力の回路特性により、関心のあるサブ領域を選択するときにのみライン解像度を下げることができます。 640×1024（30フレーム/秒）、320×1024（60フレーム/秒）、CMOSセンサーの場合は、640×480（約70フレーム/秒）など、1280×1024より低い解像度を選択できます。 2番目）。
v) CMOS センサーは消費電力が低いため、携帯機器や宇宙用途により適しています。ただし、明らかなことが 1 つあります。両者の技術の進歩に伴い、同じグレードのカメラ間の差はますます小さくなっているため、どのセンサーを選択するかは主にアプリケーションの原理に基づいて選択されます。
CCDはデジタルデバイスですか？
CCD は多くのデジタル デバイスと同様にクロックを使用しますが、光の収集と出力はアナログ形式で行われます。CCD へのクロック入力は、感光デバイスから出力アンプに電荷を転送するために使用されます。出力信号はアナログであるため、コンピュータで処理する前にデジタル信号に変換する必要があります。
アナログ出力カメラとデジタル出力カメラの違いは何ですか?
アナログ カメラのビデオ出力は、アナログ電気信号を使用してビデオ信号を送信します。このタイプのカメラは通常、閉回路テレビに使用されるか、ビデオ波形をデジタル化するキャプチャ カードに接続されます。デジタルカメラは内部にA/Dコンバータを備えており、データはデジタル形式で送信され、コンピュータやテレビ画面に直接表示できるため、送信プロセス中の画像の減衰やノイズを避けることができます。
どのカメラ出力を選択すればよいですか?
出力インターフェイスの種類の選択は、主に、取得する必要があるデータの種類によって決まります。画像出力がビデオ モニターに直接出力される場合は、アナログ出力 (モノクロ画像の場合は CCIR または RS-170 形式の出力、カラー画像の場合は PAL または NTSC 形式の出力) を備えたカメラのみが必要です。カメラでキャプチャした画像をコンピュータに転送する必要がある場合は、さまざまな出力インターフェイスから選択できますが、それらはキャプチャ カードのインターフェイスと一致している必要があります。
ⅰ) アナログ インターフェイスは引き続き適用可能です。画像信号の A/D 変換を完了するには画像取得カードが必要です。この組み合わせは最も安価であり、したがって最も一般的です。
ii) 他のキャプチャ カード制御や画像伝送の信頼性要件を必要としない一部のアプリケーションでは、直接接続されたUSB 2.0 インターフェイスと IEEE1394 (Fire Wire) を使用するのが最も便利です。
ⅲ) カメラリンクインターフェースはデジタル出力規格で、持ち運びにはキャプチャカードが必要で、高性能のエリアスキャンカメラやラインスキャンカメラで使用されますが、このデジタルインターフェースの普及と改良により、価格はそれほど高くありません。それは高価です。ⅳ) さらに、LVDS RS644 など、まだ使用されている古いデジタル インターフェイスもいくつかあります。
垂直同期、カラービデオコンポジット同期、外部同期、DCラインロック、フル同期とは何ですか?
これらはカメラ間の異なる同期方法です。グローバル ロックは、放送スタジオなどの高精度アプリケーションで 2 台のカメラ間を完全に同期するための最適な方法です。水平、垂直、偶数/奇数エリア、カラートリガー周波数と位相を同期します。垂直同期は、周波数を垂直に駆動することで 2 台のカメラを同期する最も簡単な方法で、昔ながらのスイッチング周期または 4 分の 1 分割マシンを使用してビデオを同じモニターに表示できるようにします。垂直駆動信号は通常、繰り返し周波数が 20/16.7 ミリ秒 (50/60 Hz)、パルス幅が 1 ～ 3 ミリ秒のパルスで構成されます。カラー ビデオ コンポジット信号は、ビデオ信号とカラー トリガー信号を表します。これは、カメラを外部コンポジット カラー ビデオ信号と同期できることを意味します。
ただし、カラービデオコンポジット信号同期とは言っても、実際には水平同期と垂直同期のみが行われており、カラートリガー同期は行われていない。外部同期は、カラー ビデオ コンポジット信号の同期と非常によく似ています。1 台のカメラを別のカメラのビデオ信号に同期させることができ、外部同期カメラは入力カラー ビデオ コンポジット信号を使用して同期用の水平同期信号と垂直同期信号を抽出できます。
ほとんどのカメラには垂直駆動同期機能またはカラー ビデオ コンポジット/外部同期機能が備わっていますが、監視カメラはライン ロックを必要としないため、閉回路監視カメラが完全なロック機能を備えていることはほとんどありません。DC ライン ロックは、DC 50/60 Hz の電力線電流を利用してカメラを同期する古いテクノロジーです。DC 24 ボルト電源はほとんどの建物用火災警報システムで広く使用されており、入手が非常に簡単であるため、北米で広く使用されています。古いモデルのスイッチャーやスプリット システムにはデジタル メモリがないため、安定した画像を維持するにはカメラ間の同期が非常に必要です。DC ライン ロックとは、カメラが AC 50/60 Hz に同期し、カラー チャネル間の時間相関とレベルを同期することを意味します。 / 制約のない垂直信号は、色変換 (カラー ステージ デザイン) が不十分になるため、AC ライン ロックを使用するすべてのユーザーは必然的に良好な色変換を失うことになります。
幸いなことに、今日のスプリッター、16 チャンネル複合プロセッサー、およびハードディスク レコーダーには、この問題を解決するための内部メモリが搭載されており、同期信号は不要になっているため、AC ライン ロックは数年後には廃止される可能性があります。
電子シャッターとは何ですか？電子シャッター機能を持たないCCDがあるのはなぜですか?
光がある限り、CCD の感光部分は電子を生成します。画素を読み出す必要があるため、読み出しに時間がかかると画像が劣化してしまいます。これは、動いている物体を撮影するために遅いシャッタースピードを使用するのと同じ原理です。信号生成は通常、読み出し時間中に中止されます。ただし、光を消すには、何らかの機械式または電子シャッターが必要です。一部の CCD は、信号が生成されるとすぐに CCD の特定の金属領域に素早く伝達されるように設計されており、光は金属を透過できないため、信号の生成は停止し、CCD は干渉なしに読み取られます。この保護領域への迅速な送信は、電子的に制御された信号を使用してタイミングが生成されるため、電子シャッターと呼ばれます。
シリコンは 1100nm を超える光に敏感ですが、なぜこれらの波長を検出できる CCD がないのでしょうか?
シリコンは確かに 1100nm を超える光に敏感ですが、CCD がこれらの波長を検出できない理由はやや複雑です。
CCD は、光を吸収し、光エネルギーを電気エネルギーに変換することによって機能します。これらの電子は CCD 内で出力アンプに転送され、そこで電気信号の一部がピクセルによって吸収された光エネルギーに比例して生成されます。シリコンが吸収する光エネルギーの量は波長によって異なります。
青色光はシリコンによる吸収が高く、実際には光のほとんどが CCD 上の複数のシリコンの溝によって吸収されます。その結果、ピクセルが電子を収集する CCD の損失領域には、青色光のごく一部のみが吸収されます。可視スペクトルのもう一方の端では、赤色および近赤外線の光も部分的にのみ吸収されます。したがって、シリコンを大量に通過した光のみが吸収されて電子を生成することができます。これらの電子は CCD の損失領域に流れ込み、ピクセルに吸収されるか、エネルギーが使い果たされるまで他の場所に流れ込みます。
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