2021年机器视觉-什么是帧速率与快门类型

介绍

图像采集是机器视觉应用程序的第一步，也是最关键的一步。帧速率，曝光时间和快门速度是决定图像捕获速度的一些关键术语。让我们一一理解这些术语。因此，帧速率是每秒组成的单个帧的数量，也称为每秒帧数或FPS。快门速度与曝光时间本质上是相同的。它指的是每帧曝光的时间。通常总是几分之一秒。例如，如果您的相机的快门速度（或曝光时间）为1/50，则表示每一帧的曝光时间为1/50秒。

影格速率

如上所述，帧速率是在一秒钟内捕获的帧或图像的数量。现在，帧速率随预期目的而变化，并且是根据每秒要执行的检查次数确定的。因此，它与曝光时间相关联，曝光时间是传感器被曝光以捕获图像的时间。例如，最大每秒100帧的相机意味着最快的快门时间将是10毫秒。对于一次使用一行像素进行扫描的线扫描相机，帧速率是在一秒钟内捕获的线数。对于一次扫描整个图像的区域扫描相机，帧速率是在一秒钟内捕获的图像数量。

百叶窗的类型

传感器是机器视觉应用中相机的核心。这些负责执行大部分图像采集职责。传感器大致可分为两类：CCD或CMOS。这些传感器中的每一个都使用滚动快门或全局快门。快门管理着相机暴露于场景的方式以及如何读取像素中累积的电荷。现在让我们发现两种百叶窗的特性和用途。

1.卷帘门

1. 具有卷帘门的图像传感器在给定的时间曝光单行像素。首先暴露2D像素矩阵的顶行，然后暴露第二，第三，依此类推。

2. 如何使用滚动快门读取像素会导致像素矩阵的顶行和底行的曝光时间略有延迟，这在一定程度上限制了传感器的速度。

3. 由于卷帘快门的时间很短，对移动物体进行成像会导致图像失真或偏斜。因此，它仅适用于静止的物体。

4. 卷帘式传感器具有相对更简单的设计和较小的像素，可以以较小的图像格式提供高质量的图像。

5. 当全局百叶窗的读出噪声显着影响图像质量时，滚动百叶窗是全局百叶窗的更便宜的替代品。

2.全局快门

1. 在全局快门中，所有像素或传感器都同时曝光，并且所有像素或传感器同时累积电荷。曝光时间结束后，会同时读取电荷。

2. 任何两行的曝光时间都没有延迟，因此，图像在移动的物体上没有运动模糊或失真。

3. 由于相机内的电子设备必须同时传输和编码大量信息，因此全局快门需要更复杂的电子电路。这限制了特定物理尺寸的像素密度。

4. 涉及的复杂体系结构推高了相机的整体成本，使其成为具有卷帘快门的相机的较昂贵的替代品。

5. 全球性快门广泛用于工业领域的高速成像应用。

如何为您的视觉应用计算帧率？

假设您需要检查以每分钟600包的频率（每秒转换为10包）的频率在传送带上释放的香烟包。因此，考虑到我们在一帧中捕获一个包，理论上我们需要每秒10帧的帧速率。根据经验，帧速率的上限实际上应接近释放频率的两倍，即每秒约20帧。

结论

以正确的频率获得正确的图像对于视觉系统的最佳性能是必不可少的。帧速率和快门速度是决定视觉系统完成目标速度的参数。在此博客文章中，我们讨论了帧速率，快门速度以及两种类型的快门的用途和特性。