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成像系统的缺点及发展趋势

2021.8.31

  缺点

  1 由于采用动态扫描成像,影像的几何关系及其校正较为复杂。

  2 空间分辨率低于摄影系统。

  3 成像系统及其影像处理设备较昂贵。

  发展趋势

  高分辨率

  高分辨率图像对观察着而言有两种意义,一种意义是在相同的空间分辨率下(每个像素对应的空间几个尺寸相同时),高分辨率意味着能看到更广阔的视野范围。

  另一个意义是在相同的视场范围下,高分辨率能够提供更多的细节。无论是CCD和CMOS芯片都在向高分辨率发展,提高分辨率的方法一是增加芯片晶元的尺寸,二是缩小像元尺寸,以在同样面积的晶元上获得更多的图像像素。

  相机的像元尺寸可以从20μm到2.8μm,Sony公司称即将推出1.2μm的芯片,主要的集中在9μm到4μm之间。但通过像元尺寸的缩小来增加相机分辨率的趋势并不是无限制的,由于像元尺寸越小对光学镜头的要求越高,同时芯片的生产工艺越复杂,生产成本越高,因此这种趋势必将逐渐减缓。

  高速

  速度是CCD相机的另一个重要要求,CCD工业相机主要应用在配合工业产品线的装配引导和质量检查,随着现代生产效率的不断提升,对CCD相机的成像速度,机内的处理速度都有越来越高的要求。

  在特殊的高速故障诊断、运动分析和过程监控中,要求相机能够达到500-2000fps的帧频,随着CMOS的技术的不断发展,通过[2]ROI窗口设置,可以轻松找到7500fps的图像。而在普通的工业应用中100-200fps的相机也已经不再是很难找到的产品。

  高图像质量

  高图像质量一直是成像芯片所追求的目标,尽管之前CCD在图像质量上有先天的优势,但随着CMOS技术的发展,提高高图像质量的CMOS芯片已经成为可能。CMOS光刻技术已可以达到0.25μm和0.18μm,微透镜技术已经被广泛使用,采用4T、5T和MultiT技术,使CMOS芯片在抗噪声和提高灵敏度方面取得了很多重大突破。

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