工业相机数据传输接口方式有很多种,包括1394接口、USB接口、GigE 接口、Camera Link接口等。其中1394工业相机采用IEEE1394总线标准,用于传输音频、视频及控制数据。1394工业相机的基本结构基于以下六个模组。
1、光学部分:
1394工业相机基于CCD或CMOS芯片,芯片的光学敏感区及像素尺寸均较小。对于光学系统与相机为一整体的1394工业相机,出厂时的光学系统是与芯片特性匹配的。然而,在专业与半专业领域以及特种相机场合,使用的相机经常需要更换镜头,在这种情况下,工程师将为光学系统和芯片进行匹配选择以适于应用要求(系统集成)。除普通镜头外,可使用的镜头还可以是显微镜头、内窥镜头、望远镜头等。除C口和CS口外,可更换的镜头接口还有公司特制的型号。值得一提的是,基于显微镜头寸的光学防抖设计与图像信号压噪设计,以及镜头的光谱曲线与1394相机的匹配性,需要专业设计人员完成。
2、信号采集部分:
1394工业相机的功能实现依靠电信号,“信号采集”模组把入射光以及声音转化为电信号。光电转换过程是由CCD或CMOS芯片完成的。声音则通过麦克风转换成电信号。
3、数字化:
图像数字化的第一步由CCD或CMOS芯片完成。图像传感器芯片把图像分割成一个个的像元,收集到较多光子的像元产生较高的电压,收集到较少光子的像元产生较低的电压。电压值是模拟量,在数字化的第二阶段,电压由AD转换器转变成数字信号,至此便得到原始数字图像。麦克风把声音转换为电压信号,然后AD转换器把这些模拟信号转换为数字信号。
4、信号增强:
图像的色彩通过彩色滤镜创建,滤镜位于CCD或CMOS的前面,其颜色为红、绿或蓝,随像元而改变。因此,该滤镜被称为彩色滤镜阵列(color filter array)或以其发明者的名字命名为拜尔滤镜(Bayer filter)。使用这些原始数字图像数据,“图像增强”模组创建出满足美学需求的图像。音频信号也要做类似处理。
而在工业、医学、天文、显微及科学应用领域,经常使用专用的单色相机。这种相机不使用信号增强技术,因此以原始状态输出数字图像数据。
一些特殊型号的彩色相机仅能够输出原始数字图像数据。这种相机被称作原始彩色(ColorRAW)相机或拜尔(Bayer)相机。这种相机经常应用于工业、医学、天文、显微及科学领域,它们经常被专业摄影师以照相机的形式使用。半专业的照相机通常提供可选的原始数据模式。原始数字数据的增强在相机外部的计算机中执行,因此用户可以按特定应用要求处理这些数据。
5、接口:
前三个模组是所有数码相机都有的部分,接口是可以把1394工业相机区分出来的模组。火线接口基于IEEE1394标准。该标准支持同时使用高达63部不同设备(相机、扫描仪、录像机、硬盘、DVD光驱等)。
6、控制:
控制模组协调其它模组。用户可通过三种方式对其进行指定:使用相机本身进行开关控制;使用应用软件通过火线控制相机;以上两种情况的综合使用。
1394工业相机