什么是線掃描成像以及如何創(chuàng)建線掃描圖像？

線掃描相機(jī)使用一維線性陣列，可以將圖像數(shù)據(jù)從傳感器快速傳輸?shù)较鄼C(jī)，然后以高達(dá)數(shù)百千赫茲的速度傳輸?shù)街鳈C(jī)。第二維由被成像物體或相機(jī)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。

圖片來(lái)源：Teledyne DALSA

線掃描成像設(shè)備有哪些示例？

最常見的例子是傳真機(jī)。

這些設(shè)備如何使用？

當(dāng)物體或相機(jī)移動(dòng)（垂直）經(jīng)過(guò)圖像傳感器中的像素線時(shí)，通過(guò)連續(xù)的單線掃描逐行獲取二維圖像。對(duì)于給定的視場(chǎng)，一臺(tái) 2k 線掃描相機(jī)可以經(jīng)濟(jì)高效地提供與 4 兆像素面掃描相機(jī)一樣的精確分辨率，而無(wú)需圖像拖尾或幀重疊的冗余處理。

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過(guò)去十年來(lái)，線掃描圖像設(shè)備發(fā)生了怎樣的變化？

線掃描相機(jī)現(xiàn)在可以捕獲并合并多個(gè)圖像，以在低光照條件下實(shí)現(xiàn)高分辨率。最近的進(jìn)步還使得能夠合并大量可見和不可見光譜帶以增強(qiáng)視覺能力。

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時(shí)延積分 (TDI) 已成為在光線匱乏的條件下進(jìn)行高速成像的成熟技術(shù)。TDI 使用多次曝光來(lái)收集更多光子，同時(shí)保持低讀取噪聲。如今，越來(lái)越多的高速應(yīng)用需要時(shí)間延遲積分，特別是在無(wú)法增加成像對(duì)象上的光強(qiáng)度的情況下。

接觸式圖像傳感器 (CIS) 技術(shù)已經(jīng)存在一段時(shí)間了，但該領(lǐng)域的發(fā)展可能會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)線掃描技術(shù)的發(fā)展。CIS 高度集成、結(jié)構(gòu)緊湊，在空間有限的情況下非常有價(jià)值。CIS的工作距離可能小至10~15毫米，在某些情況下，它可以更大。

Teledyne DALSA 使用這些設(shè)備的歷史有哪些？

我們最新的 Linea2 4K 多光譜 5GigE 線掃描相機(jī)可捕獲高分辨率 RGB 和近紅外 (NIR) 多光譜圖像，以揭示僅使用可見光無(wú)法檢測(cè)到的不可見特征。這使得它非常適合在自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)、印刷檢測(cè)、光學(xué)分選系統(tǒng)、材料分級(jí)和檢測(cè)、卷材檢測(cè)和許多其他機(jī)器視覺應(yīng)用等應(yīng)用中識(shí)別難以看到的缺陷、污染物和安全特征。

Linea SWIR 允許用戶檢測(cè)短波紅外光譜中的光，以在檢查水果和其他食品時(shí)識(shí)別表面以下的細(xì)節(jié)。它還可以測(cè)定水分含量，這是衡量食品質(zhì)量的重要因素。Linea SWIR 還可用于太陽(yáng)能電池檢查。

我們的 Linea HS-16K BSI 基于多陣列電荷域 CMOS TDI 技術(shù)，可為晶圓、平板顯示器和電子封裝等成像應(yīng)用提供單色/HDR、彩色、多場(chǎng)和超分辨率成像等先進(jìn)功能檢查以及光致發(fā)光和生命科學(xué)成像。

AxCIS 接觸式圖像傳感器結(jié)合了一體式傳感器、鏡頭和光源，為許多要求苛刻的機(jī)器視覺應(yīng)用提供了一種成本較低的檢測(cè)系統(tǒng)。AxCIS 可為單色提供 120 kHz 線速，為彩色提供 60 kHz x 3 線速，分辨率為 900 dpi，因此可以以前所未有的精度檢測(cè)缺陷。其獨(dú)特的交錯(cuò)傳感器設(shè)計(jì)覆蓋整個(gè)視野，不丟失像素，提供 100% 無(wú)縫圖像，無(wú)需任何插值。

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Teledyne DALSA 提供的 Linea 系列中有哪些線掃描設(shè)備？

我們的 Linea 線掃描產(chǎn)品組合包括以下內(nèi)容：

●Linea是我們?cè)瓌?chuàng)的線掃描相機(jī)，分辨率從 2K 到 16K，線速率高達(dá) 71 kHz。

●Linea2采用四線性彩色加 NIR 多光譜技術(shù)，提供 5GigE 接口，其帶寬是 Linea GigE 相機(jī)的五倍。

●Linea Lite的設(shè)計(jì)占地面積比原來(lái)的 Linea 小 45%。Lite 版本通過(guò) GigE Vision?接口提供卓越的色彩保真度。

●Linea ML提供多線技術(shù)，包括單色/HDR、彩色和多光譜成像選項(xiàng)。

●Linea SWIR是我們的短波紅外 GigE 線掃描相機(jī)，讓客戶能夠以前所未有的方式查看他們的產(chǎn)品。

●Linea HS 16K BSI具有增強(qiáng)的靈敏度，是近紫外線 (NUV) 和可見光成像應(yīng)用的理想選擇。

Teledyne DALSA 如何幫助客戶在這些產(chǎn)品之間進(jìn)行選擇？

選擇線掃描相機(jī)時(shí)最重要的三個(gè)考慮因素是靈敏度、分辨率和線速率。

對(duì)于靈敏度，我們會(huì)問(wèn)：“相機(jī)是否獲得足夠的光子來(lái)執(zhí)行機(jī)器視覺任務(wù)？”僅從組件規(guī)格來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題通常很難，因?yàn)榇嬖谔嘧兞俊Ｔ趯?shí)踐中，我們估計(jì)所需的光強(qiáng)度，指定比我們估計(jì)的更多的光強(qiáng)度，然后通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證我們是否具有所需的靈敏度。

必須指定視場(chǎng) (FOV) 和最小缺陷尺寸以確定相機(jī)分辨率。相機(jī)應(yīng)具有足夠的分辨率，至少有 3 或 4 個(gè)像素“覆蓋”最小缺陷尺寸。

線速率由 FOV、對(duì)象速度和對(duì)象像素大小設(shè)置。例如，如果 FOV 為 12 英寸，零件速度為每秒 60 英寸，并且您使用的是 8K（8,192 傳感器像素）相機(jī)，則：（FOV 中的對(duì)象像素大小）= FOV/（相機(jī)分辨率）= 12/8192 = 0.001465” 視場(chǎng)中的物體像素大小 所需線速率：60”/0.001465” = 40.956 kHz

線掃描圖像設(shè)備有哪些優(yōu)點(diǎn)？

●速度非常高

●價(jià)格/像素線掃描提供了更具成本效益的極高空間分辨率圖像捕獲實(shí)現(xiàn)。

●動(dòng)態(tài)范圍遠(yuǎn)高于其他圖像捕捉方法

●高像素填充因子（通常為 100%）可最大限度地提高靈敏度

●快速移動(dòng)物體的無(wú)拖影圖像，無(wú)需昂貴的頻閃或繁瑣的快門

●處理效率 – 線掃描成像消除了構(gòu)建無(wú)縫圖像所需的幀重疊。幀重疊表示使用寶貴的處理帶寬的冗余數(shù)據(jù)，特別是在高速、高分辨率應(yīng)用中。

該技術(shù)面臨哪些挑戰(zhàn)？

線掃描成像的權(quán)衡通常與照明和光學(xué)有關(guān)。整個(gè)視野內(nèi)的照明必須保持相當(dāng)均勻。 線掃描成像中的積分時(shí)間通常非常短，因此照明強(qiáng)度必須很高。 高倍率成像下的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和對(duì)準(zhǔn)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

Teledyne DALSA 如何應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)？

我們幾乎所有的相機(jī)都提供相機(jī)內(nèi)平場(chǎng)和鏡頭陰影校正功能，可以彌補(bǔ)均勻性差的問(wèn)題。 我們的高靈敏度 TDI 線掃描產(chǎn)品的靈敏度比大多數(shù)同類線掃描產(chǎn)品高 100 倍，可解決照明強(qiáng)度問(wèn)題。

Teledyne DALSA 目前正在對(duì)線掃描技術(shù)進(jìn)行哪些改進(jìn)？

我們不斷看到許多行業(yè)對(duì)高速和高分辨率線掃描相機(jī)的需求，包括汽車、制造、食品和飲料。此外，CMOS 相機(jī)以其小巧的外形、高速的性能和低功耗而繼續(xù)受到歡迎。這些相機(jī)越來(lái)越多地用于需要考慮功耗或空間有限的應(yīng)用中。