Камеры видимого диапазона

Камеры видимого диапазона

Камеры Photonfocus

Photonfocus сертифицирован в соответствии с международным стандартом ISO9001:2000. Вся продукция компании удовлетворяет требованиям промышленного стандарта CE.

Камеры Toshiba

Toshiba ICS входит в состав международного концерна Toshiba Corporation, и занимается производством и поставкой камер, которые применяются в ситуациях, когда ключевыми параметрами являются: качество цветопередачи, высокое разрешение, чувствительность, компактность.

Общие сведения


Цифровая камера

Цифровая камера - это электронно-оптическое устройство, которое способно зарегистрировать, обработать и передать изображение (или видеопоток) по стандартному протоколу данных.

 

Блок-схема камеры




Блок

Элементы блока

Видео сенсор

КМОП-матрица

ПЗС-матрица

Управление сенсором

  • Тактовые генераторы
  • Схема питания
  • Драйвера H-, V-регистров
  • Тактовые генераторы
  • Схема питания

Предварительная аналоговая обработка

Отсутствует

  • Предварительный усилитель
  • АЦП
  • Элементы питания
  • Схема тактирования

Сигнальная обработка

  • ПЛИС
  • ЦСП
  • Память
  • Схема управления интерфейсом

Передача данных

  • Схема интерфейса USB
  • Схема интерфейса Ethernet
  • Camera link
  • Fire wire (IEEE1394)

Объектив


Объектив

Объектив - это оптическое устройство, состоящее из набора линз и затвора и которое служит для проецирования изображения на светочувствительную матрицу. Затвор, или иначе диафрагма, применяется для механической регулировки освещённости матрицы, а также для перекрытия излучения при использовании некоторых типов ПЗС-матриц.

Характеристики объектива:

  • Фокусное расстояние - это расстояние от объектива до плоскости, где проецируемое изображение имеет наибольшую резкость.
  • Светосила - величина, характеризующая степень ослабления объективом светового потока.
  • Уровень оптических искажений - это величина погрешности изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе.
  • Разрешающая способность - это характеристики объектива, отображающие его свойства по передаче чёткого изображения.
  • Угол зрения - это угол, который образуют лучи, соединяющие заднюю точку объектива и диагональ кадра.
  • Тип крепления (самые распространенные стандарты С- и CS-mount). Отверстия CS- и C-mount имеют одинаковый диаметр 25,4 мм (1") и шаг резьбы 0,794 мм (1/32"). В стандарте C-mount расстояние от объектива до матрицы 17,526 мм. В стандарте CS-mount это расстояние меньше на 5 мм, и равняется 12,526 мм. Существуют переходные пятимиллиметровые кольца с CS-mount на C-mount. Помимо этого есть другие типы креплений, например байонет (штыковое крепление) или T/T2-mount.
  • Наличие электроприводов. Электромоторы могут применяться:
    • Для регулировки фокусного расстояния;
    • Для настройки резкости;
    • Для управления диафрагмой.

Элементы камеры


Камера без корпуса
(англ. board level)
  • Сенсор служит для преобразования светового сигнала в электрический. Выполняется он на основе одного из двух типов матриц: КМОП или ПЗС. ПЗС-матрицы используются в профессиональном оборудовании, где требуются высокое качество изображения и низкий уровень шумов. В свою очередь КМОП-матрицы применяются в серийных устройствах с небольшой стоимостью и низким/средним качеством картинки. Технология изготовления КМОП фоточувствительных сенсоров стремительно развивается, постепенно отбирая часть рынка у ПЗС-матриц.
  • Схема управления сенсором служит: для передачи зарядов по вертикальному и горизонтальному регистрам (в случае ПЗС-матрицы), или же исключительно для тактирования и питания сенсора (в случае КМОП-матрицы).
  • В ПЗС для считывания заряда к каждому из регистров подается переменный сигнал, состоящий из нескольких фаз. В то время как КМОП управляется лишь командами от блока обработки и грубой схемой тактирования (по сравнению с ПЗС). Поэтому можно утверждать, что требования к управляющей электронике ПЗС-матрицы выше, нежели в КМОП.
  • Предварительная аналоговая обработка служит для передачи данных от сенсора на плату сигнальной обработки, и может состоять из усилителя, АЦП и вторичного источника питания. Следует учесть, что нет необходимости использовать все перечисленные выше компоненты при обработке сигнала с КМОП-матрицы, которая уже обладает всем этим на аппаратном уровне.
  • Сигнальная обработка используется для преобразования информации, полученной от схемы  предварительной обработки и отправки ее в блок передачи данных. Основными элементами схемы сигнальной обработки являются ПЛИС или ЦСП.
  • Блок передачи данных осуществляет обмен данными по стандартному интерфейсу.

Программные интерфейсы:

  • USB
  • Ethernet
  • Camera link
  • IEEE1394

Физические среды передачи данных:

  • Витая пара
  • Оптоволокно

В Ethernet возможна реализация POE (Power of Ethernet) - подача постоянного напряжения питания по проводам передачи данных;


Программные/аппаратные функции

Некоторые программные функции, которые могут быть реализованы в КМОП-сенсоре, в блоке сигнальной обработки или на компьютере:

  • Сжатие (H.264, MPEG, MJPEG);
  • Увеличение динамического диапазона (HDR);
    Без HDR С HDR

    Исходное
    изображение

    Изображение после
    обработки HDR

  • Бининг - программное объединение нескольких пикселей в один, что приводит к снижению разрешения, но при этом позволяет увеличить частоту кадров и чувствительность. Ниже приведена схема бининга 3х2;
     
  • Автоматическая коррекция основных параметров сенсора: коэффициент усиления, времени экспозиции, баланс белого и т. д.;
  • Прореживание (англ. Sub-Sampling) - исключение из обработки части строк и столбцов изображения, ниже приведён наглядный пример;
     
    Прореживание
  • Фильтры;
  • Гамма-коррекция - коррекция функции яркости.

Как правило, многие из этих функций можно реализовать в КМОП-матрице.

Основные параметры камеры:

  • Разрешение
  • Размер пикселя
  • Размер матрицы
  • Чувствительность
  • Уровень шумов
  • Скорость записи, кадров/с
  • Аппаратно-программные функции
  • Потребляемая мощность
  • Габариты и масса

Применение:

  • Машинное зрение
  • Охрана
  • Медицина
  • Наука

Задать вопрос

Вопрос
Ваше имя
E-mail для ответа