在机器视觉中，在检测连续物(wù)體(tǐ)或者滚动物(wù)體(tǐ)时，線(xiàn)扫相机是最佳的解决方案。通常，它们能(néng)提供很(hěn)高的分(fēn)辨率，因為(wèi)它们要求很(hěn)高的速度和数据率。

一、多(duō)条窄带拼成一副图像

線(xiàn)扫相机只抓取一行作為(wèi)图像发送到電(diàn)脑，主机電(diàn)脑将所有(yǒu)的行进行组织拼接。如果不停止抓取，几乎可(kě)以创建一个无限大的图像。在印刷行业、纺织、旋转或者移动物(wù)體(tǐ)的检测应用(yòng)时，線(xiàn)扫相机是最佳的解决方案。

详解線(xiàn)扫相机

1.線(xiàn)扫相机的历史

可(kě)以检测黑白单線(xiàn)CCD芯片随着传真机第一次进入市场。事实上，目前大部分(fēn)文(wén)件扫描仪依然基于这个原理(lǐ)。这种情况下，条状传感器是位于物(wù)體(tǐ)下方的。随着传感器的微型化和分(fēn)辨率的提高，传感器已经进一步遠(yuǎn)离物(wù)體(tǐ)。今天，線(xiàn)扫相机被集成到传统相机上，可(kě)以搭配标准的镜头进行操作。

2.線(xiàn)扫相机的光學(xué)设计

(1)相机—物(wù)體(tǐ)关系

人眼或者标准的照相机在一个时刻获取一幅图像，对于静止物(wù)體(tǐ)和运动物(wù)體(tǐ)是没有(yǒu)區(qū)别的。同一时刻，所有(yǒu)的图像数据都会被收集。

線(xiàn)扫相机需要物(wù)體(tǐ)或者相机运动，最后的图像大小(xiǎo)一方面取决于相机的分(fēn)辨率，另一方面取决于主机拼接的線(xiàn)数。有(yǒu)两种搭建線(xiàn)扫相机的方式：

• 相机静止，物(wù)體(tǐ)运动

• 相机运动，物(wù)體(tǐ)静止

相机和物(wù)體(tǐ)同时移动，在大多(duō)数场合下没有(yǒu)意义。

線(xiàn)扫相机一次只取图像的一行，随着被检测物(wù)體(tǐ)运动，一行接一行地采集，因此用(yòng)線(xiàn)扫相机采集的一个2D图像的每一行都是在不同时间点采集的。这与面阵相机来或者人眼采集图像在机器视觉软件理(lǐ)解的意义上来说，是不一样的。

(2)線(xiàn)扫镜头

从上到下文(wén)件扫描仪对比，線(xiàn)扫相机需要镜头，这与面阵相机是完全相同的。但是作為(wèi)線(xiàn)扫相机，提供很(hěn)高的分(fēn)辨率（最高16K/線(xiàn)），相机需要拥有(yǒu)高质量镜头与合适的MTF。

(3)線(xiàn)扫光源

与面阵相机最大的不同就是光源的搭建，為(wèi)了获取相同的行（物(wù)體(tǐ)运动很(hěn)快），你必须要照亮一条線(xiàn)，但由于速度很(hěn)快（一般在us级别），因此線(xiàn)扫相机经常需要很(hěn)高亮度的光照（高达1000000lux）。

3.读取和抓取

因為(wèi)芯片只抓取一行，相比大的面阵相机，读取这些数据就很(hěn)简单了。不管是用(yòng)CCD还是CMOS技术都没有(yǒu)什么區(qū)别，当分(fēn)辨率高且运动速度很(hěn)快时，数据频率也是很(hěn)高的，你需要一个抓帧器（通常称為(wèi)采集卡）来读取相机的数据到電(diàn)脑。

(1)線(xiàn)扫需要脉冲

使用(yòng)線(xiàn)扫相机的一个决定性的特点就是可(kě)以构建很(hěn)大（无限）的图像。在高频下，一些非常细窄的線(xiàn)被拼接到一条線(xiàn)上，為(wèi)了解决这个问题，与运动物(wù)體(tǐ)经过的速度保持同步来抓取这些線(xiàn)很(hěn)重要。大多(duō)数场合下，与传送带集成在一起的脉冲发生器（也就是我们说的编码器）产生脉冲信号传递到相机。这样，相机的線(xiàn)频率就与物(wù)體(tǐ)的速度一致了。

4.多(duō)行線(xiàn)扫相机

除了上面谈到的单線(xiàn)的線(xiàn)扫相机外，也有(yǒu)其他(tā)線(xiàn)数的相机：

(1)多(duō)行線(xiàn)扫相机

双線(xiàn)或者更多(duō)線(xiàn)的相机有(yǒu)更高的同步要求，增加了物(wù)體(tǐ)可(kě)能(néng)的最大速度，在HDR模式下提高了图像的动态范围。

TDICCD線(xiàn)通过芯片显著地拓宽了線(xiàn)扫相机的动态范围。

(2)彩色線(xiàn)扫相机

像大面阵相机一样，線(xiàn)扫相机可(kě)以搭配单色（Monochrome）或者彩色（Color）的芯片。RGB的过滤片作為(wèi)Bayer 模板覆盖在像素上，或者分(fēn)布在線(xiàn)上。这些線(xiàn)分(fēn)配了特定的颜色，通常在过滤片的下面。生成的原始图像作為(wèi)单色信息传输，然后在采集卡上转换為(wèi)彩色图像。

另一种选择，2条或3条線(xiàn)，每条線(xiàn)指定了颜色，被用(yòng)于彩色線(xiàn)扫相机。这种配置的问题是作為(wèi)同一个像素的颜色不得不考虑对象相关的时间差异。好处是，一种颜色的分(fēn)辨率是芯片的全分(fēn)辨率。

NEopt允许将双線(xiàn)相机配置為(wèi)只有(yǒu)两个颜色，这种情况下，红色和蓝色两种颜色构成不如说是两个相机。

NeOpt NCAM2-BRLD-08K07CL光谱灵敏度

5.線(xiàn)扫相机速率和分(fēn)辨率

就像大面阵相机一样，線(xiàn)扫相机的速率由接口决定，通常的接口如GigE 和CameraLink。速率可(kě)以通过線(xiàn)的水平分(fēn)辨率（線(xiàn)的总像素个数）和每秒(miǎo)的線(xiàn)数计算出来，表达為(wèi)行频kHz/行/s。

例子：NCAM2-BLS，Camera Link接口：8K，70kHz

每秒(miǎo)采集70,000行，如果用(yòng)在100km/h的传输带和一米宽的物(wù)體(tǐ)上，可(kě)以推算出垂直方向的分(fēn)辨率0.125mm/s，水平方向的分(fēn)辨率0.514mm/s

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