线扫描相机的校准
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线扫描相机的校准

施努卡苏州智能装备有限公司 2021-01-08 9173 0


校准的目的是生成绝对均匀的灰度图像。与理想图像的偏离有多种原因:

  1. 相机和组件的机械位置

  2. 照明的机械对准

  3. 传感器相关干扰

  4. 沿线的照明偏差

  5. 光线和传感器的光谱特性

  6. 光学元件的畸变效应和渐晕

  7. 环境光的干扰影响

这些干扰的典型特征是图像具有边缘的条纹,不均匀或阴影,这可能会严重影响通过机器视觉软件进行的评估。错误的机械位置和光学畸变会使图像进一步模糊。校准图有助于确定这些干扰和偏差,这些干扰和偏差可同时满足许多功能。有关(重新)校准的更多详细信息:

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在开始开发软件应用程序之前,必须使输出图像完全正确。

创建未失真的图像

通过编码器设置和摄像机的行触发输入上相应的乘数/除数设置,必须首先生成无失真的图像。

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请不要依靠眼睛,而要通过校准网格等方式在X方向和Y方向上测量圆形或正方形。只有这样,您才能确保捕获高质量的未失真图像。

照明的垂直线和阴影效果

首先,请确保照明完全覆盖所捕获的图像区域。照明对准的提示可以在这里找到。

如果X方向和Y方向上的图像布局正确且图像亮度或多或少,则下一步是微调。在上面的图像中,仍然可以识别出X方向上较大的亮度变化。

为了补偿这种不均匀性,每个线扫描相机制造商都提供了一个现成的软件接口,用于相机的校准。

校准分一两个步骤完成:

  1. 暗图像校准:为此将盖子很快放在镜头上-完成。以这种方式,确定并校准了单个像素的不同暗电流。校准后,每个未曝光像素应提供相同的黑色值。

  2. 特别是CMOS传感器在宽广的灰度图像中显示出网格状的亮度分布,该灰度图像看起来像实际图像上的打印光栅。对于线扫描相机,可以沿线观察并导致图像条纹。也可以通过校准消除。(当然,传感器上的灰尘也可能导致相同的条纹。)

  3. 明亮的图像校准可校正照明的光分布和像素的不同光敏性:为此,请在均匀的参考表面(纸张)上将图像亮度设置为50 – 75%的值,然后聚焦光学和校准。

(校准步骤称为PRNU,FPU,DNU:暗信号不均匀,固定图案噪声,光响应不均匀。)

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现在,任何垂直图像条纹都应消失,并且图像看起来均匀。然后通过照相机的曝光时间,镜头的增益和光圈进行微调,并重新聚焦光学系统。

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该校准过程用于补偿与传感器相关的生产差异,并补偿行照明边缘上的亮度降低(阴影校正)。

水平条纹

也很少有水平条纹。它们可能有几个原因:

  1. 编码器信号过快导致相机过度触发(有关详细信息,请参见“编码器”)

  2. 由于头顶照明的影响(50 Hz闪烁),亮度会发生变化。该解决方案是更强的线照明或通过屏蔽等抑制外部光的影响。

  3. 由于照明的电源适配器不稳定,过滤不良或尺寸过小而导致闪烁。唯一的解决方案是更好的硬件。

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色线扫描相机的校准

每个彩色摄像机(也包括行扫描摄像机)都需要进行白平衡以获得中性色。由于该颜色温度用的白色光的(光谱卤素灯,发光二极管,荧光灯的红,绿和蓝光的强度在摄像机图像中的分布)不是均匀的。传感器对于不同波长的不同光谱灵敏度还增强了这种效果。

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此处显示的彩色线扫描相机的图像和路径强度图有两个必须校准的典型误差:

  1. 朝向左右图像边缘的阴影。可以像黑白相机一样通过明亮的图像校准来补偿。

  2. 图像不是中性灰色,而是显示蓝色和绿色的投射(青色)。必须选择RGB通道的放大倍数,以使上图中的三个亮度曲线完全一致。对于三芯片彩色相机,可以通过每个传感器的不同长曝光时间来部分调整它。

  3. 再次在均匀的参考表面(纸张)上将图像亮度设置为50-75%的值,然后为此目的将光学元件散焦,然后校准并重新聚焦光学元件。


标签:相机传感器

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