在任何工业相机应用中,相机的曝光时间是设置的关键。在任意的情况下,由于我们拍摄物体的移动,生成的图像可能会模糊。为了最大程度的优化图像质量,可以计算最小曝光时间来消除模糊并最大化拍摄亮度。
曝光时间或快门速度是让光线落在图像传感器上的时间。曝光时间越长,就越能“曝光”传感器为像素充电以使其更亮。快门速度通常以几分之一秒的形式给出,例如摄影相机中的 1/60、1/125、1/1000秒。在工业相机中,曝光时间通常以毫秒为单位,只是快门速度的倒数。(即1/60秒=0.0166秒或16毫秒)。
图像模糊
模糊是当物体相对于传感器移动并在曝光时间内移动跨越2个或更多像素时所得到的。
当拍摄移动速度超过在曝光时间内可以完全静止运动的物体时,就会看到这一现象。在左边的图像中,可以清晰的拍到运动员,但是球移动得非常快,导致看起来很模糊。本例中的曝光时间为 1/500 秒(2 毫秒),但在此曝光期间球移动了许多像素。
快门速度越快,物体相对于它开始的位置移动的可能性就越小。在机器视觉中,相机绝大多数情况下是固定的,所以它们不会移动,但担心的是物体在曝光时间内移动所产生的影响。
根据应用场景的不同,图像处理可能对模糊敏感,也可能不敏感。例如,假设相机横向上的分辨率为2448像素,而传感器上的呈现出来的物体为1000像素。在曝光期间,被拍摄的物体移动1个像素,则在传感器上呈现出来的图像就整体偏移了1个像素,这就是“像素模糊”。
如何计算最合适的曝光时间
在大多数情况下,都需要没有像素模糊的清晰图像。要计算合适的曝光时间,需要注意以下几点:
以像素为单位的相机分辨率(沿行进方向)
※视野(FOV)
※物体的速度
※曝光时间
可以使用以下公式计算对象在曝光期间将移动多少像素:
B = Vp * Te * Np / FOV
(1) B = 以像素为单位的模糊
(2) Vp = 物体的速度
(3) FOV = 运动方向的视野
(4) Te = 曝光时间(以秒为单位)
(5) Np = 跨越视野的像素数
在大多数情况下,产生超过1个像素的拖影时,模糊就会成为一个问题。在精密测量中,即使是1个像素的模糊也可能太多,需要使用更快的曝光时间。