线扫描相机的原理及应用 ppt课件
扫描仪的工作原理ppt课件
扫描仪任务模拟流程图
光学成像部分
光电转换部分
除此之外，扫描仪还包括机械传动部分 ，主要有步进电机、驱动皮带、滑动导轨和 齿轮组组成。
二、扫描仪的任务原理
• 了解了扫描仪的构成之后，下面来谈谈扫描仪的任务原理。普通来讲，扫描仪扫描 图像的方式大至有三种，即：
• 以光电耦合器(CCD)为光电转换元件的扫描. • 以接触式图像传感器CIS(或LIDE) 为光电转换元件的的扫描. • 以光电倍增管 (PMT)为光电转换元件的扫描.
手持式扫描仪
滚筒式扫描仪
平板式扫描仪
一、扫描仪的组成构造
1. 上盖。主要是将要扫描的原稿压紧 ，以防止扫描灯的光线泄露。
2. 原稿台主要是用来放置扫描的原稿 的地方，其周围设有标尺线以方便 协助原稿放置，并能及时确定原稿 扫描尺寸。中间为透明玻璃，称为 稿台玻璃。
3. 光学成像部分俗称扫描头，即图像 信息读取部分，它是扫描仪的中心 部件，其精度直接影响着扫描图像 的复原逼真程度。它包括以下主要 部件：灯管、反光镜、镜头以及电 荷耦合器件(CCD)。
与滤光片色分别技术的原理类似，这种技术是在镜头与扫描原稿之间加设3根发光灯 管，其颜色分别为红(R)、绿(G)和蓝(B)，扫描图像时，3根不同颜色的灯管交替发光， 从而使CCD得到3幅三基色图像信息。
扫描仪发光灯管
3.三CCD色分别技术
【视觉】线扫相机——机器视觉中无限制物体的检测
【视觉】线扫相机——机器视觉中无限制物体的检测在机器视觉中，在检测连续物体或者滚动物体时，线扫相机是最佳的解决方案。
通常，它们能提供很高的分辨率，因为它们要求很高的速度和数据率。
一、多条窄带拼成一副图像线扫相机只抓取一行作为图像发送到电脑，主机电脑将所有的行进行组织拼接。
如果不停止抓取，几乎可以创建一个无限大的图像。
在印刷行业、纺织、旋转或者移动物体的检测应用时，线扫相机是最佳的解决方案。
二、详解线扫相机1.线扫相机的历史可以检测黑白单线CCD芯片随着传真机第一次进入市场。
事实上，目前大部分文件扫描仪依然基于这个原理。
这种情况下，条状传感器是位于物体下方的。
随着传感器的微型化和分辨率的提高，传感器已经进一步远离物体。
今天，线扫相机被集成到传统相机上，可以搭配标准的镜头进行操作。
2.线扫相机的光学设计(1)相机—物体关系人眼或者标准的照相机在一个时刻获取一幅图像，对于静止物体和运动物体是没有区别的。
同一时刻，所有的图像数据都会被收集。
线扫相机需要物体或者相机运动，最后的图像大小一方面取决于相机的分辨率，另一方面取决于主机拼接的线数。
有两种搭建线扫相机的方式：·相机静止，物体运动·相机运动，物体静止相机和物体同时移动，在大多数场合下没有意义。
线扫相机一次只取图像的一行，随着被检测物体运动，一行接一行地采集，因此用线扫相机采集的一个2D图像的每一行都是在不同时间点采集的。
这与面阵相机来或者人眼采集图像在机器视觉软件理解的意义上来说，是不一样的。
(2)线扫镜头从上到下文件扫描仪对比，线扫相机需要镜头，这与面阵相机是完全相同的。
但是作为线扫相机，提供很高的分辨率（最高16K/线），相机需要拥有高质量镜头与合适的MTF。
(3)线扫光源与面阵相机最大的不同就是光源的搭建，为了获取相同的行（物体运动很快），你必须要照亮一条线，但由于速度很快（一般在us级别），因此线扫相机经常需要很高亮度的光照（高达1000000lux）。
线扫描原理
线扫描原理
线扫描原理是一种用于图像显示的技术，它通过将电子束从图像的左上角开始，沿着水平方向依次扫描每一行像素，然后在到达行的末尾时，向下移动到下一行的开始位置。
这个过程一直重复，直到所有的像素都被扫描完成。
在线扫描原理中，显示器的屏幕被划分成了许多水平方向的扫描线，每一行被称为一帧。
每一帧由许多像素组成，它们是图像显示的最小单位。
通过依次扫描每一行的像素，电子束在屏幕上绘制出图像。
线扫描原理的核心是电子束的控制。
电子束通过一个能够控制它的线圈，从左到右移动来进行水平扫描，并且在到达一行的末尾时进行垂直移动。
这个线圈可以通过输入信号进行调节，从而控制扫描的速度和方向。
在显示器中，电子束通过激光或电子来产生，并且由磁场来进行导航。
当电子束与荧光物质碰撞时，会产生亮点，从而形成图像的每一个像素。
这些亮点在扫描过程中被逐渐绘制出来，最终形成完整的图像。
线扫描原理不仅适用于传统的CRT显示器，也适用于液晶显
示器和LED显示器等其他类型的显示器。
无论是哪种显示器，都需要通过线扫描原理来进行图像的绘制。
这个原理的快速扫描速度和精准控制使得图像显示更加清晰和流畅。
线扫描相机的原理及应用
精度
稳定性
线扫描相机的精度是指其输出的图像与实 际物体之间的误差大小，精度越高，误差 越小。
线扫描相机的稳定性是指其在长时间工作 过程中性能的稳定程度，稳定性越高，越 能够保证图像的质量和精度。
线扫描相机的应用领
02
域
工业检测
01
02
03
表面缺陷检测
线扫描相机可以快速扫描 工件表面，通过分析图像 识别出表面缺陷，如裂纹、 划痕、凹坑等。
高速度则能够快速捕获动态场景，提高生产效率和检测精度 。
实时数据处理能力
线扫描相机具备强大的实时数 据处理能力，能够快速处理大 量图像数据，实现实时反馈和
控制。
通过高速数据传输和处理器， 线扫描相机可以实时处理图 像数据，并进行实时分析、
识别和决策。
实时数据处理能力使得线扫描 相机在自动化生产线、物流分 拣、安全监控等领域具有广泛
医学图像处理
利用线扫描相机获取的医学图像数据进行图像处理和分析，如血管 造影、脑部核磁等。
遥感与航空摄影案例
卫星遥感
利用线扫描相机进行卫星遥感观测，获取地表信息，用于地理信 息系统、环境保护等领域。
航空摄影
通过线扫描相机进行航空摄影，获取高分辨率的地面影像，用于城 市规划、土地资源调查等领域。
环境监测
THANKS.
更快速度和更高帧率
未来线扫描相机将具备更高的扫描速度和帧率， 能够满足更快速、更高效的生产线检测需求。
3
更先进的算法和软件
通过引入更先进的算法和软件，线扫描相机将能 够实现更智能、更自动化的图像处理和分析，提 高检测精度和效率。
应用领域的拓展
医疗领域
随着医疗技术的不断发展，线扫描相机在医疗领域的应用将进一步 拓展，如医学影像分机对病理切片进行高精 度扫描，医生可以在计算机上进行分 析，提高病理诊断的效率和准确性。
线扫描相机工作原理
线扫描相机工作原理
线扫描相机是一种广泛应用于工业检测和图像采集领域的设备，其工作原理主要包括光学成像和信号处理两个部分。
首先是光学成像部分。
线扫描相机通过一个光学系统将待检测的物体或场景成像到相机的感光器件上。
光学系统通常由透镜、光学过滤器和光学传感器构成。
透镜用于调节光线的聚焦，使得光线能够准确地投射到感光器件上。
光学过滤器则根据需要对光线进行颜色过滤，去除或选择特定的波长范围的光。
感光器件通常采用CCD（电荷耦合器件）或CMOS（互补金属氧
化物半导体）技术，能够将光线转化为电信号。
其次是信号处理部分。
感光器件将成像的光线转化为电信号后，线扫描相机会对这些信号进行处理。
首先，信号经过放大电路，将弱信号增强到较大的幅度。
然后，信号经过模数转换器（ADC）将其转换为数字信号，便于后续的数字信号处理。
在数字信号处理阶段，可以进行图像滤波、增强、压缩等处理，以获取更清晰、更稳定或更适合存储和传输的图像结果。
最后，处理后的图像可以通过显示器或存储设备进行展示或存储。
综上所述，线扫描相机通过光学成像和信号处理两个部分的相互配合，能够将物体或场景的图像信息转化为数字信号，从而实现图像的采集和处理。
这种工作原理使得线扫描相机在工业检测、机器视觉、医学影像等领域具有广泛的应用前景。
线扫描相机的原理及应用
线阵相 机
线阵相机也称线扫描相机，线阵CCD 工业相机的传感器仅是由一行或者多 行感光芯片构成的，拍照时需要通过 机械运动，行成相对运动，才能得到 想要的图像。
Confidential No distribution permitted
相机的分辨率
相机能够捕捉到的细节度称为分辨率，用像素来 衡量。相机的像素越多，能够拍摄的细节就越多 ，照片也就可以越大而不变得模糊或产生“颗粒 ”。
运动控制的部份包括:马达, 马达驱动器,旋转编码器， 运动控制卡或PLC, 有时会搭配传感器(Sensor)做触发。
Confidential No distribution permitted
2.为什么要使用线扫描系统
•如何选择线扫描相机
•线阵相机的选择取决于传感器尺寸和线速度
•确定传感器尺寸. (瑕疵或目标物最少有3 或 4 个像素)
Confidential No distribution permitted
2•.线线为扫扫什描描系么系统统要除的使了组控用成制线和扫分析描的系主统机系统及固定用的机械
机构外, 主要分为视觉及运动控制两大部分。 视觉部分主要组件包括:线阵相机(Line-scan camera),
镜头(Lens), 光源(Lighting), 影像采集卡(Frame Grabber)。
Confidential No distribution permitted
• 以成2I.本PA为D 什MIN么I为要例使。假用设线扫描系统
精度为0.01mm。 如果使用500W像素的面 阵相机（2500X2000） 检测其外观尺寸，按照 一个像素代表0.01mm来 计算，至少需要56台相 机。 如果使用16K像素的线阵 相机，则只需要1台相 机。
扫描仪工作原理、术语及使用方法ppt课件
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线1性6
高质量微透镜聚光技术(on chip μlens)
在感光元件上方增加微透镜(μlens)，将光线集中于感光性能最佳 的中心部位，使得CCD的感光度提 高30%；更可大大提升扫描速度， 无需增加光源，清晰影像转瞬即得。
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透扫器蓝光增强技术
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Digital ICETM技术介绍
标称就表示该扫描仪中的传感器每英寸有 600个单元
第二个数字是“机械分辨率”， 它指的是步进电机在平板上移动时所走的 步 的光数学。分辨因率此和，1一20台0d6p0i0的×机12械00分dp辨i 率的。扫描仪具有6009dpi
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• 灰度级表示灰度图像的亮度层次范围。级数越多扫描图像的 亮度范围越大层次越丰富。目前多数扫描仪的灰度为256级
污迹。 5.确保原始图像平放在扫描平台上。 6.确保扫描仪的平板玻璃上没有污迹。
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扫描高分辨率图片时，提 示扫描仪内存不足。
扫描仪再扫描比较大的图片时会占用很多的系统资 源。所以如果系统利用率不高就会有这种提示。
如果要解决此问题，首先应该进行系统优化。 1 降低同时运行程序的个数。 2 提高虚拟内存的容量。 3 将扫描仪的工作区域选择在一个空余空间较大 的磁盘内。 4如果系统本身的配置就不高，但是仍然想扫描 高分辨率就需要将目标尺寸的比例降低。
扫描仪工作原理及术语
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术语、原理篇
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反映原稿图像的光信号转变为 计算机能够接受的二进制数字 电子信号，最后通过串行或者 并行等接口送至计算机
照射到原稿上的光线经反射后 穿过一个很窄的缝隙，形成沿 x方向的光带，又经过一组反 光镜，由光学透镜聚焦并进入 分光镜
线扫相机成像原理
线扫相机成像原理线扫描相机（Line Scan Camera）是一种用于高速图像采集和成像的设备，常用于工业检测、印刷、食品加工等领域。
它的成像原理基于逐行扫描的方式，下面将详细介绍线扫描相机的成像原理。
1. 感光元件：线扫描相机通常采用线阵列式的感光元件，其中最常见的是CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）或CCD（Charge-Coupled Device）传感器。
这些传感器包含数百到数千个感光单元，排列成一行，每个感光单元负责捕捉图像中的一个点。
2. 光源：为了获得高质量的图像，线扫描相机通常需要外部光源。
这个光源照亮待检测物体，以便感光元件可以捕捉图像。
3. 相机位置和移动：线扫描相机通常被安装在一个位置上，而待检测物体需要通过相机的视野。
这可以通过物体的传送带、机械装置或手动移动来实现。
线扫描相机可以固定拍摄，或者与待检测物体一起移动，取决于具体应用。
4. 连续扫描：线扫描相机工作的关键原理是连续扫描。
当待检测物体通过相机的视野时，感光元件开始逐行扫描。
每行扫描会捕捉图像的一小部分。
这些部分会连续地拼接在一起，形成完整的图像。
5. 图像处理：线扫描相机捕捉到的图像需要进行后期处理，包括去噪、增强、对比度调整等。
通常，图像处理软件会对捕捉到的数据进行处理，以产生清晰、准确的图像。
6. 数据输出：最终的图像数据可以通过各种接口输出，如相机链接、以太网或其他数字接口。
这些数据可以供计算机进行分析、记录或进一步处理。
7. 应用领域：线扫描相机广泛应用于工业质检、食品加工、医学成像、印刷、木材处理等领域。
它们的高速成像能力和高分辨率使其成为许多自动化和质量控制应用的理想选择。
线扫描相机的成像原理是通过逐行扫描感光元件捕捉图像，然后对图像进行处理和输出。
这种技术在许多领域中发挥着重要作用，提高了生产效率和质量控制水平。
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数字相机的成像原理
4 PPT课件
CCD是电荷耦合器件的缩写，是相机里的 一个重要部件
用一个形象的比喻来说明，CCD的结构中 每个像素就像一个个的小桶，光线就象雨滴 撒入各个小桶，每个小桶就是一个像素。按下 快门拍照的过程，就是相机在一定的曝光时 间中，像素的“小桶” 收集“光滴”的过程，曝
线阵相机
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线阵相机也称线扫描相机，线阵CCD 工业相机的传感器仅是由一行或者多 行感光芯片构成的，拍照时需要通过 机械运动，行成相对运动，才能得到 想要的图像。
相机的分辨率
• 相机能够捕捉到的细节度称为分辨率，用 像素来衡量。相机的像素越多，能够拍摄 的细节就越多，照片也就可以越大而不变 得模糊或产生“颗粒”。
• 面阵相机常见的分辨率包括：
640 X 480, 1024 X 768, 1280 X 960,1600 X 1200 等等
• 线阵相机常见的分辨率包括：
1k, 2k, 4k, 8k,12k, 16k 等等
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黑白和彩色相机
1. 目前绝大部分的视觉应用都是用的 黑白相机
2. 黑白相机的成像原理 3. 彩色相机的成像原理
线扫描相机的原理及应用
内容简介
1.数字相机成像原理
•什么是线扫描相机 •相机参数及常用术语介绍
2.为什么要使用线阵相机
•线阵相机与面阵相机的区别 •线扫描系统的组成 •如何选择线扫描及其同步
3.怎样使用线阵相机
•Teledyne DALSA线阵相机的使用 •使用线阵相机需要注意的方面
4.应用案例
2 PPT课件
• 为了确定相机的线速率，需要图像像素尺寸和产品速度。 •例如: FOV = 12”, 速度 20”/秒, 8k 相机
图像像素尺寸= FOV/ 传感器尺寸 12/8192 = 0.001465” 需要的最低线速度: 20/0.001465 = 13,654
• 可以使用Piranha2 8k 18khz 相机 (或 2 Spyder3 4k 18khz 相机) 17 PPT课件
1.数字相机成像原理
a) 光线透过镜头投射到感光元件表层； b) 光线被感光元件表层上滤镜分解成不同
的色光； c) 色光被各滤镜相对应的感光单元感知，
并产生不同强度的模拟电流信号，再由 感光元件的电路将这些信号收集起来； d) 模拟信号通过数模转换器转换成为数字 信号，再由 DSP对这些信号进行处理， 还原成为数字影象； e) 数字影象再被传输到存储卡上保存起来
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相机的接口
相机的常用接口分为多种： 1. GigE: 100MB/s ，100m 2. USB: 60MB/S(u)， 5m 3. IEEE1394: 80MB/s (1394b), 4.5m 4. CameraLink: 680MB/s, 15m
各种接口的数据传输量不同，稳定性不同
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2.为什么要使用线扫描系统
•如何选择线扫描相机
•线阵相机的选择取决于传感器尺寸和线速度
•确定传感器尺寸. (瑕疵或目标物最少有3 或 4 个像素)
•例如: FOV = 12”, 最小检测尺寸= 0.005” (FOV/检测尺寸) x (最少像素个数) 12/.005 x 3 = 7200 pixels (8K 相机 或 2个4K相机)
光结束后，通过光电转换，就形成了我们所熟 悉的照片。
面阵相机和线阵相机
1. 什么是面阵相机 数码相机 帧率， 分辨率
2. 什么是线阵相机 传真机， 扫描仪 行频， 分辨率 柱状物体，大幅面，运动
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面阵相机
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普通面阵相机及日常用的数码 相机芯片都是面阵的，长方形 的，所以当我们拍照的时候， 得到的是一张方形的图片
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2.为什么要使用线扫描系统
• 效率
同样是前面的例子。 如果使用多台面阵相机检测，
首先要考虑相机的安装位置， 其次每台相机要配备相同的光 源，最重要的是每台相机需要 标定，最后每台相机的数据需 要汇总后再处理。 如果使用线阵相机，只需要1台 相机和相应的光源，对一台相 机进行标定，对一台相机的数 据进行处理。
2.为什么要使用线扫描系统
•线扫描相机的同步
•用编码器（线触发输入）同步线阵相机和运动产品。 •单个像素是个正方形.每个像素宽度需要一个编码器脉冲。如果给的脉 冲少了，图像中会缺少部分产品信息。如果脉冲给多了，则产品图像过 多看着像被“拉伸”。
•例如: 图像像素尺寸= 0.001465” 速度20”/秒 编码器脉冲频率= 20/0.001465 = 13,654 •一个轮子是安装旋转编码器可以得到此频率
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2.为什么要使用线扫描系统
• 线扫描系统的组成 线扫描系统除了控制和分析的主机系统及固定用的机械 机构外, 主要分为视觉及运动控制两大部分。 视觉部分主要组件包括:线阵相机(Line-scan camera), 镜头(Lens), 光源(Lighting), 影像采集卡(Frame Grabber)。 运动控制的部份包括:马达, 马达驱动器,旋转编码器， 运动控制卡或PLC, 有时会搭配传感器(Sensor)做触发。
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2.为什么要使用线扫描系统
• 线阵相机与面阵相机的区别
面阵相机
一帧图像
面阵相机的芯片组成
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.为什么要使用线扫描系统
• 线阵相机与面阵相机的区别
线扫描相机
由许多帧图像组成
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2.为什么要使用线扫描系统
• 线阵相机
VS
面阵相机
•线扫描传感器通常有1或2行的像素 •垂直大小不受传感器尺寸限制 •下一行时被以前的线转移（并联） •水平分辨率高达16384像素 •数据速率为1179兆赫 •需要移动产品或相机
面阵相机有多行像素通常为4 / 3 •垂直大小受传感器尺寸限制 •获取新的图像–限制于帧速率 •水平分辨率高达5344像素 •数据速率为760兆赫 •产品可以是固定的
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2.为什么要使用线扫描系统
• 成本 以IPAD MINI为例。假设 精度为0.01mm。 如果使用500W像素的面 阵相机（2500X2000） 检测其外观尺寸，按照 一个像素代表0.01mm来 计算，至少需要56台相 机。 如果使用16K像素的线阵 相机，则只需要1台相 机。