工業(yè)相機(jī)的動態(tài)范圍、信噪比和比特?cái)?shù)

時(shí)間：2018-11-15  15:56:11  來源:   瀏覽數(shù): 4991

在日常選擇工業(yè)相機(jī)的過程中，我們很容易會看到動態(tài)范圍、信噪比、比特?cái)?shù)這樣的詞匯，但很少有人能夠講的清楚這些概念的含義和三者之間的關(guān)系，那么今天跟著軒展科技一起來了解這些參數(shù)之間的奧秘。

　　在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，反映每一個像元灰度質(zhì)量的指標(biāo)是動態(tài)范圍，也是機(jī)器視覺系統(tǒng)要考慮的重要指標(biāo)之一。動態(tài)范圍和空間分辨率是機(jī)器視覺系統(tǒng)的二個主要指標(biāo)。

　　灰度的動態(tài)范圍在工業(yè)相機(jī)中的模擬視頻部分用信號/噪音比（Signal to Noise Ratio），SNR，表示；而在工業(yè)相機(jī)或圖像采集卡的A/D轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字視頻量是用比特（bits）位數(shù)n表示。

　　在現(xiàn)實(shí)世界中，一幅圖像會同時(shí)具有最亮和最暗的區(qū)域，它們之間的差距可能是十分巨大的，機(jī)器視覺系統(tǒng)所采集的圖像應(yīng)盡可能地反映出這種灰度的巨大變化范圍。

　　此外，在現(xiàn)實(shí)世界中圖像灰度的微小變化，可能就是機(jī)器視覺系統(tǒng)要區(qū)別的目標(biāo)和背景的界限，所以機(jī)器視覺系統(tǒng)也應(yīng)盡可能地將圖像中灰度的細(xì)微變化反映出來。

　　這二個概念合并起來，就是動態(tài)范圍。而它又主要取決于工業(yè)相機(jī)的性能。

　　CCD的動態(tài)范圍、靈敏度和信噪比是互相影響的三個指標(biāo)，它們從三個不同的角度來反映CCD工業(yè)相機(jī)的灰度性能。

　　1、信噪比：SNR

　　SNR以分貝表示

　　式中的S是最亮?xí)r的視頻電壓Vmax和最暗時(shí)的視頻電壓Vmin之差

　　工業(yè)相機(jī)的最大輸出電壓Vmax取決于它能接受的最大未飽和入射光的能力，即在這一最大光照下，工業(yè)相機(jī)的視頻輸出電壓還未飽和，尚能線性表達(dá)其亮度的變化；最小輸出電壓Vmin為工業(yè)相機(jī)接收最小光照的能力，即接收圖像最暗區(qū)域的能力，它除了與圖像傳感器本身的材料、結(jié)構(gòu)有關(guān)外（例如CCD還是CMOS工業(yè)相機(jī)），尚和工業(yè)相機(jī)的噪音有關(guān)，噪音越大，可檢出最暗圖像的能力越差。

　　2、比特位數(shù)n：A/D轉(zhuǎn)換將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號

　　A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字視頻的精度和動態(tài)范圍取決于二進(jìn)制比特位數(shù)n，例如8bits二進(jìn)制數(shù)表達(dá)了0-255個灰度，而10bits為0-1023個灰度，位數(shù)n越高，視頻灰度信號分得越細(xì)，越精密，也意味著動態(tài)范圍越大，n個二進(jìn)制值中的最小位值是A/D將灰度分得最細(xì)的單位，稱作LSB。目前市面上的工業(yè)相機(jī)A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)有8位、10位、12位、14位、16位或更高，國產(chǎn)相機(jī)目前大部分處于8位或10位A/D居多，極少見到14位以上工業(yè)相機(jī)。

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