关于相机一些基础知识介绍的补充
图像亮度与显示亮度关系
当相机接收到图像后,显示亮度与实际亮度之间的关系是至关重要的。如果用于图像处理,那么常常使用线性关系,而对于人眼则采用
伽马曲线。
四种亮度与实时显示的关系图
位深
图像本身是一个光强连续变化的模拟信号,但是经过相机后转化为数字信号。人眼能够辨认的灰度变化大概实200多个,所以一般的相
机采用8bit深度的格式。但是如果是用于处理数字图像,那么需要更高的位深,工业相机经常使用的是12bit。
图像柱状图和对比度
将图像的灰度分布到柱状图中,如果一副图像的对比度比较高,那么她所有的灰度应该分布于0到255之间。如果图像对比度低,那么
她看起来比较模糊。打印图像的时候,为了能够得到更好的效果,需要改变图像的柱状图,使得它更好的分布。
动态范围
图像中最亮部分与最暗部分的强度对比,采用dB作为单位。
相机基本参数
像素时钟
相机的基本参数,决定了相机读取数去的速度。不能为了得到更高的帧频而把时钟设置太高。因为这可能会导致延迟和数据传输错误。
如果时钟设置更高了,你同时需要更快的数据链接。
帧频
帧频速度取决于像素时钟。当需要更快的帧频时需要增加时钟速度。
曝光时间
最大的曝光时间取决于帧频,等于它的倒数。你可以选择一个更小的曝光时间,同时不修改帧频。如果曝光时间增加,就有可能需要减
小帧频。
增益
相机电压正比于外界光强。为了在处理图像前增强亮度和对比度,需要对信号进行放大和偏置处理。对像素读出电压进行模拟放大是对
整个画面的增强。不同的传感器,既可以对所有通道进行增强,也可以对RGB单个通道设置不同增益。cmos的增益是线性的,但是
ccd的增益确是非对称的。
偏置
每个数字相机都有一块对光不敏感的单元,紧邻成像区域。这些单元用于测量背景噪声。通常传感器会自动测量背景。如果环境光太强
或者曝光时间太长,那么需要手动去补偿背景噪声。
图像的自动控制
相机提供几种不同的自动调节功能,
自动曝光(AES:Auto exposure shutter)
自动增益(AGC:Auto gain control)
自动白平衡(AWB:Auto white balance)
自动帧频(AFR: Auto frame rate)
自动白平衡:不同的光源色温不同。低色温光源下,白色物体偏红,高色温的光源下,白色物体偏蓝。白平衡通过调节RGB的增益矫
正颜色。
应用新的参数
新的参数,例如曝光时间和增益设置,这些参数能够任何时间传输给相机,但是相机不一定会立刻采用这些参数,这主要却决于相机的
工作模式
自由工作模式:这种模式下,相机在忙于捕捉图像,新的参数可能需要在两到三帧画面之后才能实行
触发模式:相机在捕捉两幅图像之间是闲置的状态。当接收到新的参数后,下一帧图像将立刻采用新的参数。
Digital inputs/outputs
大部分的uEye系列相机都有光学隔离的输入和输出口,用于触发相机和闪光灯。
Digital input(trigger):相机拥有一个光学耦合的接口,用于接收外部的触发信号。触发模式下,你可以决定上升或者下降沿触
发。经过一段内部的延迟后,相机曝光,然后将图像转移到电脑。
Digital output(flash):在自由模式和触发模式下都能使用。可以控制曝光时间和输出电压。在触发模式下,可以设置闪光灯的延迟
和持续时间。持续时间既可以手动设置,也可以自动设置。自由工作模式下,闪光灯也可以分为自动和手动两种形式。自动闪光下,闪
光灯是连续常亮的;手动闪光需要做好同步的工作。
自动闪光
手动闪光
相机同步
通过相机同步,可以让多台相机同一个时刻拍摄图片。
通过软件触发相机同步
所有相机都处于软件触发模式,当接收到对应API命令时开始工作。每个相机接收到的API的命令有先后,而且接收到后开始工作的延
迟时间也稍微有些偏差。对于大部分应用,这些偏差并不影响使用。
通过硬件触发同步相机
所有相机工作在硬件触发模式下,当所有相机接收到触发信号后开始工作。
通过主从模式同步相机
所有相机也是工作在硬件触发模式。主相机接收到API命令后激发闪光灯信号输出,激发下一台相机工作。
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