CCD(像素)和图像处理基础知识

CCD(像素)和图像处理基础知识

图像处理是指在二维平面上捕捉物体的能力。这使得图像处理被广泛应用于自动检测,作为视觉检测的替代方法。本节介绍CCD(像素)传感器—图像处理的基础—以及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,但不同之处在于数码相机配备了一种称为CCD的图像传感器。图像传感器类似于传统相机中的胶片,将图像捕获为数字信息,但它如何将图像转换为数字信号?

CCD图像传感器

CCD是电荷耦合器件(Charge Coupled Device)的缩写,是一种将图像转换成数字信号的半导体元件。这是约。高度和宽度均为1厘米,由小像素组成,像网格一样排列。

当使用照相机拍照时,从目标反射的光通过透镜传输,在CCD上形成图像。当CCD上的像素接收到光时,产生与光强度对应的电荷。将电荷转换为电信号以获得每个像素接收的光强度(浓度值)。

1/1.8-inch(约。9毫米)

这意味着每个像素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。

光电传感器可以检测指定位置是否存在指定尺寸的目标。然而,单个传感器对于更复杂的应用(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总体位置和尺寸测量)并不有效。CCD是数十万到数百万个传感器的集合,它极大地扩展了可能的应用,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介绍了将光强度由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(对于标准黑白摄像头)

256亮度级别的图像

在许多视觉传感器中,每个像素根据光照强度以256级(8位)传输数据。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字数据。这意味着CCD的所有像素的值都在0(黑色)和255(白色)之间。例如,包含白色和黑色的灰色(正好是一半和一半)将转换为“127”。

图像是256级数据的集合

用CCD捕获的图像数据是构成CCD的像素数据的集合,并且像素数据被再现为256级对比度数据。

  1. 原始图像
  2. 当左边的图像用2500像素表示时
  3. 眼睛放大并表示为256级数据眼睛的值为30,几乎是黑色的,周围区域的值为90,比30还要亮。

如上例所示,图像数据是用每个像素0到255级之间的值表示的。图像处理是通过如下所示的各种计算方法计算每个像素的数值数据来找到图像特征的处理。

示例:染色/缺陷检查

检测区域被划分为小区域,称为分段,分段中的平均强度数据(0到255)与周围区域的平均强度数据进行比较。比较的结果是,强度超过规定差异的斑点被检测为污点或缺陷。

将片段(4像素x 4像素)的平均强度与周围区域的平均强度进行比较。在上述示例中,在红色部分检测到污渍。

CCD和图像处理基础概述

机器视觉可以检测区域。CCD图像传感器的每像素256级强度数据、位置(强度变化点)和缺陷(强度量变化)。通过选择具有更高像素级别和更高速度的系统,您可以轻松地为您的行业扩展可能的应用程序数量。

下一个主题将是“镜头和照明方法”,因为图像处理需要使用计算来检测强度数据的变化,因此必须捕获清晰的图像以确保稳定的检测。下一个指南将介绍镜头的使用和获得清晰图像所需的照明方法。

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