CCD(像素)和图像处理基础知识
CCD(像素)和图像处理基础知识
图像处理指的是在二维平面上捕捉物体的能力。这导致图像处理被广泛应用于自动化检查中,作为视觉检查的替代方案。本节介绍图像处理的基础——CCD(像素)传感器和图像处理的基础知识。
CCD图像传感器
数码相机的结构与传统(模拟)相机几乎相同,但不同的是,数码相机配备了一个称为CCD的图像传感器。图像传感器类似于传统相机中的胶片,将图像作为数字信息捕获,但它如何将图像转换为数字信号?
CCD是电荷耦合器件的缩写,它是一种将图像转换为数字信号的半导体元件。它是近似的。高和宽均为1厘米,由像网格一样对齐的小像素组成。
当用相机拍照时,从目标反射的光通过镜头传输,在CCD上形成图像。当CCD上的像素接收到光时,就会产生与光强相对应的电荷。电荷被转换成电信号,得到每个像素接收到的光强(浓度值)。
这意味着每个像素都是一个可以检测光强度的传感器(光电二极管),200万像素的CCD是200万光电二极管的集合。
光电传感器能探测到在特定位置的特定大小的目标是否存在。然而,对于更复杂的应用,如检测不同位置的目标,检测和测量不同形状的目标,或执行整体位置和尺寸测量,单个传感器是无效的。CCD集合了数十万到数百万个传感器,大大扩展了可能的应用,包括第一页上的四个主要应用类别。
使用像素数据进行图像处理
本指南的最后一节简要详细介绍了将光强通过每个像素转换为可用数据,然后传输到控制器进行处理的方法。
单个像素数据(在标准黑白相机情况下)
在许多视觉传感器中,每个像素根据光强传输256级(8位)的数据。在单色(黑白)处理中,黑色被认为是“0”,白色被认为是“255”,这允许每个像素接收到的光强度转换为数值数据。这意味着CCD的所有像素都有一个值在0(黑)到255(白)之间。例如,包含白色和黑色的灰色,恰好是一半和一半,被转换为“127”。
图像是256级数据的集合
CCD捕获的图像数据是组成CCD的像素数据的集合,像素数据被复制为256级对比数据。
如上例所示,图像数据用每像素0到255级之间的值表示。图像处理是用如下所示的各种计算方法,通过计算每像素的数值数据来发现图像上的特征的处理。
例如:污点/缺陷检查
将检测区域划分为小区域,称为段,并将段内的平均强度数据(0 ~ 255)与周围地区的强度数据进行比较。作为比较的结果,超过指定的强度差异的斑点被检测为污点或缺陷。
将一个片段的平均强度(4像素x 4像素)与周围区域的平均强度进行比较。在上面的例子中,在红色段中检测到污点。
总结CCD和图像处理的基础知识
机器视觉可以检测区域(No。位置(强度变化点)和缺陷(强度变化量),使用CCD图像传感器每像素的256级强度数据。通过选择具有更高像素级别的系统可以获得更高的速度,您可以轻松地为您的行业扩展可能的应用程序的数量。
下一个主题将是“透镜和照明方法”。由于图像处理需要通过计算来检测强度数据的变化,为了确保稳定的检测,必须捕获一个清晰的图像。下一个指南将介绍为获得清晰图像所必需的镜头和照明方法的使用。