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工业相机接口标准详解
工业相机还被称作工业摄像头、工业摄像机、工业照相机等等。从其芯类型中被分为工业CCD相机和工业CMOS相机，从其信号种类里又分为工业模拟相机、工业数字相机。工业相机已经被广泛应用于工业生产线在线检测、智能交通,机器视觉,科研,军事科学,航天航空等众多领域。
目前，市面上也出现了越来越多的工业相机品牌，相机厂商都给出了大量的相机参数，比如：相机接口、芯片类型、**效应、帧率等。一般非行业内人士，在面对这些参数时往往会无所适从。根据长期的相机使用经验，朗锐智科为大家总结出目前使用比较广泛的工业相机接口知识！
工业相机数据传输接口方式有很多种，包括CoaxPress、CameraLink接口、USB接口、Gige接口等。
工业相机接口标准详解
（1）Camera Link接口。
1、需要单独的CameraLink接口，不便携，导致成本过高。
2、Camera Link接口的相机，实际应用中比较少。
3、传输速度是目前的工业相机中快的一种总线类型。一般用于高分辨率高速面阵相机，或者是线阵相机上。
4、传输距离近。
（2）USB2.0接口
1、USB2.0接口的工业相机，是早应用的数字接口之一，开发周期短，成本低廉，是目前为普通的类型。
2、所有电脑都配置有USB2.0接口，方便连接，不需要采集卡；缺点是其传输速率较慢，理论速度只有480Mb（60MB）。
3、传输速率低，糟糕的协议（Bulk-OnlyTransport(BOT)协议）与编码方式，数据只有30MB/S左右。
4、在传输过程中CPU参与管理，占用及消耗资源较大。
5、USB2.0接口不稳定，相机通常没有坚固螺丝，因此在经常运动的设备上，可能会有松动的危险。
6、传输距离近，信号容易衰减。
（3）USB3.0接口
1、USB 3.0的设计在USB 2.0的基础上新增了两组数据总线，为了保证向下兼容，USB 3.0保留了USB 2.0的一组传输总线。
2、在传输协议方面，USB3.0除了支持传统的BOT协议，新增了USB Attached SCSI Protocol（USAP），可以完全发挥出5Gbps的高速带宽优势。
3、由于总线标准是近几年才发布，所以协议的稳定性同样让人担心。
4、传输距离问题，依然没有得到解决。
（4）GIGE千兆网接口
1、千兆网协议稳定。
2、千兆网接口的工业相机，是近几年市场应用的重点。使用方便，连接到千兆网卡上，即能正常工作。
3、需要注意一些特殊的细节，如早期的NI的软件，可能对千兆网卡的芯片有要求，需要使用INTEL的芯片才可以正常驱动GIGE相机，而使用如Realtek的芯片网卡，就无法响应。
4、在千兆网卡的属性中，也有与1394中的Packet Size类似的巨帧。设置好此参数，可以达到更理想的效果。
5、传输距离远，可传输100米。
6、可多台同时使用，CPU占用率小。

2. CCD相机和CMOS相机
图像传感器是工业相机的核心感光元件，当前图像传感器主要分为电荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD）和互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductors，CMOS）两种。
CCD和CMOS图像传感器感光原理类似，基本上都是利用感光二极管（photodiode）进行光与电的转换，将图像转换为数字信息，它们的主要差异在数字信号传送方式的不同。如图2所示，CCD图像传感器每一行中每一个像素（pixel）电荷信号都会依序传送到下一个像素中，由底端的部分输出，再经由传感器边缘的放大器进行放大输出；而在CMOS图像传感器中，每个像素都会连接一个放大器及模数转换电路，用类似内存电路的方式将信号输出。正是因为结构和工作原理的差异，导致CCD和CMOS图像传感器具有不同的特性。CCD图像传感器在灵敏度、分辨率，以及噪声控制等方面均优于CMOS图像传感器，CMOS图像传感器则具有低成本、低耗电以及高整合度的特性。

4. 线阵相机和面阵相机
工业相机根据像元的排列方式可分为线阵相机和面阵相机，线阵、面阵相机都有各自的优点和缺点，适用于不同应用环境。
一文了解“工业相机”
图5 面阵相机（左）与线阵相机（右）
线阵相机，顾名思义是被测视野呈“线”状，它的传感器通常只有一行感光元素，以“线”扫描的方式连续拍照，再合成一张巨大的二维图像。在某些应用中，如高频扫描和高分辨率的场合，相比面阵相机，线阵相机具有特定的优势。举例来说，如图6，检测圆形或柱形物品时，可能需要使用多台面阵相机，才能覆盖到物品的整个表面。但如果我们将物品置于一台线阵相机前面，然后旋转物品，通过这种方式将图像展开，我们可以采集到整个表面的图像。而且，线阵相机也更容易安装到狭小的应用空间，比如在相机必须通过输送带上的滚轴来查看物品底部的情况。另外，相比传统面阵相机，线阵相机通常也能够提供更高的分辨率。由于线阵相机需要物品进行运动来创建图像，它们通常非常适合用于检测处于连续运动状态的产品。
一文了解“工业相机”
图6 线阵相机能够：（a）展开柱形物品以进行检测；（b）将视觉系统安装到空间狭小的应用环境中；（c）满足高分辨率检测要求；（d）检测处于连续运动状态的物品
相比线阵相机，面阵相机是以“面”为单位来进行图像采集，面阵相机的传感器拥有更多的感光像素，以矩阵排列。面阵相机可以一次性获取完整的目标图像，比线阵相机具有更快的检测速度。大多数常见的检测相机都基于面阵扫描，包括测量面积、形状、尺寸、位置，甚至温度，不过面阵相机每行的信息没有线阵多，帧幅率有限。相机像素通常用万为单位表示，以矩阵排列，比如1百万像素相机的像素矩阵为W x H（宽 x 高）=1000 x 1000。相机的分辨率是指一个像素表示实际物体的大小，用um x um表示，数值越小，分辨率越高。分辨率是由选择的镜头焦距决定的，同一种相机，选用不同焦距的镜头，分辨率就不同，如图7。在表现图像细节方面，不是由相机的像素多少来决定的，而是由分辨率决定的。同等分辨率条件下，像素越多，可以成像的区域面积越大。虽然清晰度并不是由像素决定，但是像素大的相机，可以减少拍照次数，从而提高了速度。

工业相机的主要参数简介
1、像素数：指的是工业相机CCD传感器的像素数，对于一定尺寸的CCD芯片，像素数越多则意味着每一像素单元的面积越小，因而由该芯片构成的工业相机的分辨率也就越高；
2、分辨率：是衡量工业相机优劣的一个重要参数，它指的是当工业相机摄取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器上能够看到的多线数。
3、照度：也是衡量工业相机优劣的一个重要参数，有时省掉“”两个字而直接简称照度。它指的是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使工业相机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值；
4、信噪比：也是工业相机的一个主要参数。其基本定义是信号对于噪声的比值乘以20log。CCD工业相机的信噪比的典型值一般为45---55dB；
5、自动光圈接口：目前在市场上见到的标准CCD工业相机大都带有驱动自动光圈镜头的接口，有些可同时提供两种驱动方式（视频驱动、直流驱动）视频驱动方式是指工业相机将视频信号电动机转动；直流驱动方式则是指工业相机内部增加了镜头光圈电动机的驱动电路，可以直接输出直流控制电压到镜头内的光圈电动机并使其转动。一般视频驱动自动光圈接口使用3个针，即电源正、视频、接地；而直流驱动自动光圈接口使用4个针，即阻尼正、阻尼负、驱动正、驱动负；
6、电子快门：是比照照相机的机械快门功能提出的一个术语，它相当于控制CCD?图像传感器的感光时间；
7、自动增益控制：工业相机输出的视频信号必须达到电视传输规定的标准电平，即0.7VPP,为了能在不同的景物照度条件下都能输出0.7VPP的标准视频信号，必须使放大器的增益能够在较大的范围内进行调节。这种增益调节都是通过检测视频信号的平均电平而自动完成的，实现此功能的电路称为自动增益控制电路，简称AGC电路；
8、背光补偿:也称作逆光补偿或逆光补正,它可以有效补偿工业相机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷；
9、线锁定同步:是一种利用交流电源来锁定工业相机场同步脉冲的一种同步方式。当图出现因交流电源造成的网波干扰时,将此开关拨到线锁定同步(L、L）的位置,就可以*交流电源的干扰；
10、白平衡与黑平衡:白平衡是彩色工业相机的重要参数,它直接影响重现图像的彩色效果,当工业相机的白平衡设置不当时,重现图像就会出现偏色现象,特别是会使原本不带色彩的景物也着上了颜色。黑平衡也是彩色工业相机的一个重要参数,它是指工业相机在拍摄黑色景物或者盖上镜头盖时,输出的?3?个基本电平应相等，使在监视器屏幕上重现出纯黑白色；
11、水平相位调整:水平相位(HP)也称作行相位,它与彩色副载波具有严格的锁定关系；
12、垂直相位调整:也称作场相位,它与行相位也具有严格的锁定关系,主要是用于保证正确的电视扫描规律。

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