从0到机器视觉工程师（一）：机器视觉工业相机总结
目录
相机的作用
工业相机
工业相机的优点
工业相机的种类
工业相机知名品牌
光源与打光
打光方式
亮暗场照明
亮暗场照明的应用
亮暗场照明的区别
前向光漫射照明
背光照明
背光照明的原理
背光照明的应用
同轴光照明
同轴光照明的应用
总结
相机的作用
相机（Camera）是一种用于捕捉和记录视觉信息的设备，它可以将光学图像转换成电子信号或化学信号，进而存储为静态图片或视频。
工业相机
工业相机，也称为机器视觉相机或工业视觉系统，是专为工业应用设计的高性能相机。
工业相机的优点
相比于普通相机，工业相机具有更高的分辨率、更好的图像稳定性以及更高的抗干扰能力等等。除此之外，工业相机具备可编程，可二次开发的能力。
工业相机的种类
工业相机可以分为以下几种类型：
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按传感器类型：CCD（电荷耦合器件）相机和CMOS（互补金属氧化物半导体）相机。CCD相机适用于对图像质量要求较高的场合，而CMOS相机成本较低，适用于大规模量产和便携式设备。
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按分辨率：低分辨率相机和高分辨率相机。低分辨率相机通常用于简单的图像采集和处理任务，而高分辨率相机适用于需要详细信息和高精度测量的应用。
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按帧率：普通帧率相机和高速相机。高速相机适用于捕捉快速运动的目标，如生产线上的高速检测和运动分析。
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按接口类型：USB接口相机、千兆网（GigE）接口相机和Camera Link接口相机。这些接口类型决定了相机与外部设备的数据传输速率和方式。
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按用途：黑白相机和彩色相机。黑白相机适用于光线较暗或需要高对比度图像的场合，而彩色相机适用于需要颜色信息的场合，如印刷检测和食品分级。
工业相机知名品牌
索尼SONY
日本跨国企业，日本代表性企业，成立于1946年，索尼提供的产品很广，包括电子产品，包括电视、音响设备、相机、游戏机（如PlayStation系列）、智能手机和专业音频视觉设备。此外，索尼也涉足电影制作、音乐出版和在线服务等领域。
海康机器人/HIKROBOT
海康机器人是面向全球的机器视觉和移动机器人产品及解决方案提供商，业务聚焦于工业物联网、智慧物流和智能制造，构建开放合作生态，为工业和物流领域用户提供服务，以创新技术持续推动智能化，引领智能制造进程。
菲力尔/FLIR
全球最大最专业的热成像技术系统集团，创建于1978年美国，创新型感应解决方案提供商，全球热成像技术领导者，专注于设计、开发、生产、营销和推广用于增强态势感知力的专业技术。
巴斯勒/Basler Kantonalbank
Basler是一家全球领先的高品质相机和相机配件制造商，在计算机视觉技术领域拥有30多年的丰富行业经验。通过打造高品质的专业产品，竭力为工厂自动化、医疗、交通等市场提供一流的服务。
大恒图像/IMAVISION
专注于机器视觉部件及视觉系统研发、生产和营销的高科技企业，是专业的机器视觉核心部件及解决方案提供商。
光源与打光
在机器视觉项目中，光打的好基本上项目就解决一半了。正确选择和科学应用机器视觉光源，对于提升视觉检测的效果和精准度至关重要。
对于不同材质特征的被检测物品，需要选择不同的打光方式，从而获得合适的产品图像特征。
在LED灯大量普及之前，还有荧光灯、卤素灯等等类型。高频荧光灯热扩散性能更好，卤素灯亮度更高。但综合考虑LED灯整体性能更加优异，所以当下基本上都使用LED灯。
打光方式
光源的形状和设计包括条形光源、环形光源、背光源、同轴光源等等。
亮暗场照明
亮暗场照明是一种背光技术，其中光源位于相机和物体之间，使得大部分光线不会直接反射到相机，而是通过物体的边缘或表面特征反射。这种照明方式可以增强物体边缘的对比度，使得物体的特征更加突出，特别适合于检测物体的轮廓、裂缝或表面缺陷。
亮暗场照明的应用
- 轮廓检测：亮暗场照明可以清晰地勾勒出物体的轮廓，对于尺寸测量和形状识别非常有用。
- 表面缺陷检测：通过亮暗场照明，物体表面的划痕、凹陷或其他缺陷会因为光线的反射而变得更加明显，便于检测。
- 透明物体检测：对于透明或半透明的物体，如玻璃或塑料，亮暗场照明可以揭示其内部的缺陷或杂质。
亮暗场照明的区别
亮场照明是环形光源以大于45°的入射角度照射工件，即高角度照射，使得大量的反射光进入镜头，形成清晰的图像，从而捕获到工件表面，工件背景较为昏暗。
暗场照明是环形光源以小于45°的入射角度照射工件，即低角度照射，平滑面的反射光向四周散射，无法直接进入镜头，而凹陷或凸起的地方因反射光角度更大，有更多光线进入镜头，形成更亮的成像。暗场照明的特点是能够凸显物体的边缘与缺陷，适用于检测微观结构和表面损伤。
前向光漫射照明
前向光漫射照明是通过光源（球形光源或两个环形光源）从多个方向照射到物体表面，产生无方向性、柔和的反射光。这种照明方式特别适合于高反光平整材质的物体，可以消除小的变形、褶皱影响，只对边缘和较大的曲面有对比度差异成像效果。前向光漫射照明可以减少阴影或眩光的影响，使得图像处理算法更加简单高效。
背光照明
背光照明是一种在机器视觉系统中常用的照明方式，它从物体背后提供光照，使得物体的边缘和表面特征更加明显，从而提高图像的对比度和清晰度。这种照明方式特别适用于需要强调物体轮廓和边缘特征的场合。
背光照明的原理
背光照明的工作原理是通过在物体背后放置光源，使得光线从物体背面反射或透过物体。这样，物体的边缘和表面特征会因为背光的照射而更加突出，有助于机器视觉系统更好地识别和分析物体的形状和轮廓。
背光照明的应用
背光照明在机器视觉系统中广泛应用于多种场景，包括但不限于：
- 轮廓检测：背光可以清晰地勾勒出物体的轮廓，对于尺寸测量和形状识别非常有效。
- 表面缺陷检测：通过背光照明，物体表面的划痕、凹陷或其他缺陷会因为光线的反射而变得更加明显，便于检测。
- 透明物体检测：对于玻璃或塑料等透明或半透明物体，背光照明可以揭示其内部的缺陷或杂质。同时不同波长光源照射时成像效果也不同。
同轴光照明
同轴光照明的工作原理是通过垂直墙壁出来的变化发散光，射到一个使光向下的分光镜上，相机从上面通过分光镜看物体。这种类型的光源对检测高反射的物体特别有帮助，还适合受周围环境产生阴影影响，检测面积不明显的物体。
同轴光照明的应用
同轴光照明通常应用于瓶口检测，同轴光可以使表面角度变化部分高亮，不垂直于镜头的表面反射的光不会进入镜头，从而使表面较暗，突出瓶口高亮部分。
总结
本文主要介绍了工业相机的优点、种类以及当前知名品牌，同时介绍了四种常见的打光方式。在机器视觉领域，这些前期的知识储备是十分重要的。文笔不好请见谅，要是有问题欢迎在评论区留言或者私信我，也欢迎指出我的不足，感谢观看。