工业相机如何获取彩色图像

发布日期:2021-05-06 22:54:16 作者:东莞市阿玛视自动化科技有限公司 点击:0

人眼可见多种颜色,但对传感器来说可辨认的只是光强,它们可以辨认从近紫外到红外之间大部分光的光强。为了让图画传感器更好地输出能让人类承受的图片,科学家和工程师们想出了多种方法。

工业相机五颜六色成像的原理

不管是CCD仍是CMOS,它们只能承受光强,不能辨认光的波长。

CCD和CMOS对近紫外200nm至可见光380-780nm直至近红外1100nm波长规划都有相应。这使得假设直接用CCD和CMOS,输出的只能是灰度图画。

为了得到咱们人眼所习气的五颜六色图画,人们选用了两种方法:拜耳阵列(Bayer filter)计划和三种传感器叠加的计划。

拜耳阵列计划

柯达的Bryce Bayer所以想出了这种方法来处理五颜六色分辩的问题:经过在传感器前增加一个下图这样的RGB滤波阵列,使得每个滤光点只能透射一种颜色,并使各个颜色的滤光点与底层像素点一一对应。

拜耳阵列原理

经过上面这样的方法,可以将上面无颜色的灰度图画处理得到下图所示的红绿蓝强度图,可是仍是不能得到咱们想要的图画。

接下来便是进行猜色,也便是依据一个像素点及其周围的红绿蓝各自的灰度值,经插值算出该像素点的RGB。插值算法许多,最简略便是将挨近像素的颜色值赋给该像素,也可以将邻域的该颜色灰度值均匀后赋给该像素点,算法许多,详细算法查阅拜耳滤镜插值。插值后对应每个像素点的RGB都知道了。


工业相机处理后的红绿蓝强度图


最终是一些拜尔阵列的变种计划,上述红绿蓝的滤光片比例是1:2:1,因此也称RGBG。

RGBE是用一个祖母绿的滤光片代替绿色;传闻更挨近人眼的感觉;CYYM是用青色、黄色、品红 1:2:1代替RGB;CYGM是青色、黄色、绿色、品红1:1:1:1;CYGM和CYYM这两种都是为了前进光通量,但献身了颜色准确度。简略解说下,比方品红=红+蓝,也便是只阻挡绿光;黄色=红+绿,只阻挡蓝光;青色=绿+蓝,只阻挡红光,比较RGB而言对白光的吸收变少了,可以前进光通量,价值是颜色欠好承认。RGBW是用白色取代绿色,前进进光量,丢失了一部分颜色信息。适合暗环境拍照,降低噪点。RGBW#1~3对错马赛克方法的其他摆放方式。X-Trans是为减小莫尔条纹的发生,选用不太规则的滤镜摆放方法,且加大绿色感光面积,前进分辩率和颜色丰满度。


三种传感器叠加的计划

另一种计划的成本稍微高一些,可是可以战胜单芯片摄像机的图画失真问题。

这种计划选用分光器或许棱镜将经过镜头的光线被分为三束光然后抵达三个传感器。每个传感器件前有一个不同的滤光片。这种工业相机被称为三芯片相机。


拜耳阵列计划:这种结构明显可以战胜单芯片摄像机的图画失真问题。但一起意味着需求三个传感器。而且需求考虑到三个传感器的方位需求细心调整,这明显是一件非常精细的作业。因此,导致其生产成本大大增加。



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