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数字摄像机的性能优势

 摄像机是机器视觉系统获取图像的关键部件,摄像机和数码照相机、扫描仪等又被统称为图像传感器,其将被处理目标物体的光形象转换为视频电信号,再将此信号A/D转换并送到处理器后就可以处理、分析、识别该目标物体了。

    将A/D转换放在摄像机内,甚至放在图像传感器芯片内,例如CCDCMOS芯片,将模拟视频转换成数字量,摄像机的视频输出是二进制数字,这样的摄像机被称作数字摄像机。随着机器视觉系统对高质量视频、高速获取图像的要求,数字摄像机凭借其先进的技术优势得到了越来越广泛的应用。其性能及技术优势主要体现在以下几个方面:

 

一、分辨率高:

    对于同一类像元传感器的数字摄像机来说,因为A/D在摄像机内,A/D的时钟可直接使用图像传感器的主时钟,时钟与每一个像元的有效视频输出时间紧密配合,所以时钟采样的视频值准确地表达了每一个像元之中的电荷量。

    如果A/D是在采集卡内,采样的时钟是采集卡依据行频锁相产生的,它已无法与摄像机的主时钟保持相位上的一致,所以采集卡的采样时间不能保证对准摄像机的每一个像元的视频值。从而在一定的程度上,带来分辨率的降低,并产生抖动误差。

    有一种摄像机在输出主时钟,采集卡直接用此主时钟来采样,虽然它能获得较好的结果,但由于采样脉冲的频率一般都很高,摄像机和采集卡之间的连接线也很长,长线传送主时钟会带来时延,引来干扰而产生误动作,所以,稍长的传输线就无法较好地传送主时钟脉冲。

    高分辨、高帧频的模拟视频信号的带宽会大大增加,有的甚至会大于50MHZ,在长线中直接传送0-50MHZ的视频显然很容易带来高频端的衰减,从而降低了分辨率。

 

二、灰度动态范围大:

    由于A/D在摄像机内,消除了视频长线传送时引来的噪音和干扰,以及视频在长线内的反射,从而降低了信噪比。对大多数CCIR的常规摄像机所采样的8bits数字图像中,只有6bits甚至于更低比特位的有效灰度信息。

 

三、提高视频输出的速度和灵活性:

    如果视觉系统要求:空间分辨率提高,灰度比特位数n加大以及帧速提高,都会大大增加视频传送的速度和频带,要求摄像机的主时钟频率提高,而主时钟的提高是有限度的,从而最后影响到摄像机的帧速和数据输出速度。而数字摄像机除了非常适合于非标准的逐行的花样繁多的扫描格式外,它甚至于可设计成数字视频的多通通输出,从而成倍地提高数据输出速度以及帧频。