工业相机的分辨率和精度

工业相机的分辨率

相机的分辨率，一般都是讲多少万像素，不会精确到具体多少个像素。这个值是相机的总像素数量，由相机的宽方向像素数x高方向像素数得到，如30万像素的相机，其分辨率一般为640*480，总像素数为307200像素，即有30.72万像素。即使同一款图像传感器芯片，不同厂家开发的相机分辨率也会略有不同，宽、高方向可能会差2或4像素，但是不会差距太大。同样的500万像素，不同的芯片，其分辨率也是不一样的。通常和宽高比有关。如常见的4：3的，10：8的，1：1的，还有16：9、16：10的。同样的500万像素，2/3寸芯片一般是2448*2048；而1/2.5寸芯片则是2592*1944。200万像素，则有4：3的1600*1200，也有宽屏16：10的1920*1200。具体多少分辨率，宽高比，和图像传感器有关，由研发生产图像芯片的公司来决定，而不是由工业相机厂家决定的。

工业相机，目录比较常见的分辨率有30万像素（现在已经基本上没有该类低分辨率的芯片生产，只有一些库存产品还在售），40万像素，130万像素， 500万，2000万等等。在实际应用中，可能还会有一些其他分辨率的工业相机，如80万像素的工业相机，140万、160万、200万、230万、300万、400万、630万等中低分辨率的相机，也有一些高分辨率的工业相机，如880万、900万、1000万、1200万、1600万、1800万、2600万、2900万、4700万、6500万、10300万、15200万等。像素越高，通常价格也越高的（还和卷帘和全局有关，通常卷帘要便宜很多）。有些高像素的工业相机，可以买房买车。

中间细分的分辨率，如140万的，一般选择使用比较少，因为很容易由130万像素的代替，130万的由于出货量大，性价比高，而140万出货少的话，价格就比较高。可能还没有200万的便宜。所以，一般都是考虑选择那些比较常见的分辨率的工业相机。

高分辨率的工业相机，相对来说比较少一些，即使现在的2024年，过亿像素的芯片市面上也没有多少款，成本也是非常高的。受限于当前的技术工艺水平，并不是说分辨率就不能高，那个也是比较简单的，无非就是再增加一些像素分布即可。但是分辨率高了后，会有一系列的问题，如分辨率高了，像元又不能随意的降低面积，所以整个芯片的靶面面积就增加了，这就要求使用更大直径的光学接口，也就要求适配相应的工业镜头。分辨率高了后，传输的数据也就多了，又要求有更高速度的传输总线。同时数据量增多后，图像处理耗时也会增加。所以一般的工业应用项目中，都是选择一些性价比高的常规分辨率的相机。如果真需要分辨率达到很高的要求，通常采用多个相机进行拍摄，也可以考虑使用线阵相机进行拍摄，因为当前市面上8K、16K的工业相机还是比较常见的，性价比也还可以。

像素精度和测量精度

工业相机的分辨率与测量系统的精度是紧密相关的。一般来讲，要求像素精度≥测量精度。例如，测量精度要求做到0.01mm，测量视野为10mm，那么长方向的像素数至少需要达到10/0.01=1000像素。如果需要达到较好的效果，通常希望是能高一个数量级，即能达到10000像素，像素数精度为10/10000=0.001mm/pixel比较理想。当然这仅仅只是理论要求，实际上目前的传感器水平，单方向10000像素的面阵传感器还是比较少的，即使有几款，成本也很高。通常图像处理中的函数都是基于多像素综合处理的，所以测量的值一般会小于1像素，有些效果好的可能只有1/10像素或1/20像素。因此可能需要退而求其次，将像素精度改变为0.005mm/pixel，这时就只需要5000像素了。或者是将视野减少到5mm，保留像素精度还是0.001，同样只需要5000像素。但是就需要多拍摄几次进行成像或使用多个像素进行拍摄。

对于面各相机来讲，如果需要将相机的分辨率高一倍，总像素上是需要x4的，因为长、宽方向都是需要翻倍的。因此30万像素无法满足时，下一级别需要考虑的是130万像素 。而130万无法满足时，就需要考虑500万像素的了。500万再往后，则是2000万了。

上面提到的都是面阵相机，另外还有一大类就是线阵相机。线阵相机通常只有一行或几行，然后通过运动扫描的方式拼接得到图像。一般黑白相机是单行的，如2K的工业线阵相机，通常是2048x1，即宽有2048像素，高只有1像素。4K则有4096个像素，其了如6K，8K，12K，16K之类的。如果需要使用高分辨率的，可以考虑使用16K的进行扫描。这种高分辨率的线阵相机，通常需要有比较稳定的运动平台，这样拼接的图像才会有失真变形。

而对于彩色图像，线阵相机比面阵会有一些优势，因为其基本上是天生的3传感器相机。双行芯片时，一般是低端一些的拜尔模式的传感器，这时和面阵芯片一样，需要计算得到像素的RGB值。而三行时，则可以直接分成每个RGB通道，使用一行进行像素值输出，就可以得到颜色的真实值，而不需要软件计算。有些比较好一点的相机，还会有4行的，在RGB的基础上，可能会增加一行近红外的，又或者增加一行黄色的，具体看其芯片的优化效果。