在(zai)機器視覺中(zhong)，在(zai)檢測(ce)連續物(wu)體或者滾動物(wu)體時，線掃(sao)相(xiang)機是最佳的解決(jue)方案。通常，它們能提供很高(gao)的分辨率，因為它們要求很高(gao)的速度和(he)數據率。
一、多條窄帶(dai)拼成一副圖像
線(xian)掃(sao)相(xiang)機(ji)(ji)只抓取一行作為圖(tu)像(xiang)發送到電(dian)腦，主機(ji)(ji)電(dian)腦將所有的(de)行進行組織拼接。如(ru)果不停止抓取，幾乎可以創建一個無限(xian)大的(de)圖(tu)像(xiang)。在(zai)印(yin)刷行業、紡織、旋轉或者移動物體(ti)的(de)檢測應(ying)用時，線(xian)掃(sao)相(xiang)機(ji)(ji)是最佳的(de)解決方案。
詳解線掃相機
1.線掃相機的歷史
可(ke)以檢(jian)測黑白單線CCD芯片(pian)隨(sui)著傳(chuan)真機第一次(ci)進入市場。事實上，目前大(da)部分文件(jian)掃(sao)(sao)描儀依然基于這(zhe)(zhe)個原理。這(zhe)(zhe)種情(qing)況下(xia)，條(tiao)狀傳(chuan)感器是位于物(wu)體(ti)下(xia)方(fang)的。隨(sui)著傳(chuan)感器的微(wei)型化(hua)和分辨率的提高，傳(chuan)感器已經(jing)進一步遠離(li)物(wu)體(ti)。今天，線掃(sao)(sao)相機被集成到傳(chuan)統相機上，可(ke)以搭配標準的鏡頭進行操作。
2.線(xian)掃(sao)相機的光學(xue)設(she)計
(1)相機—物體關系(xi)
人眼或者(zhe)標準(zhun)的(de)(de)照相機在一個時(shi)刻獲取一幅圖(tu)像(xiang)，對于靜止物體和運動(dong)物體是沒有區別(bie)的(de)(de)。同一時(shi)刻，所有的(de)(de)圖(tu)像(xiang)數據都會被收集。
線(xian)掃(sao)(sao)相(xiang)機(ji)需要物體或(huo)者相(xiang)機(ji)運動，最后(hou)的(de)圖像大小一方面取(qu)(qu)決(jue)于相(xiang)機(ji)的(de)分辨(bian)率(lv)，另一方面取(qu)(qu)決(jue)于主機(ji)拼接的(de)線(xian)數。有兩種搭建線(xian)掃(sao)(sao)相(xiang)機(ji)的(de)方式：
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相機靜止，物體運動
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相機運動，物體靜止
相機和(he)物體同時移動，在大多數場合下沒有意義(yi)。
線(xian)掃(sao)相(xiang)機(ji)一(yi)次只(zhi)取圖(tu)像的(de)(de)一(yi)行，隨著(zhu)被檢測物體運動，一(yi)行接一(yi)行地采(cai)集(ji)，因此用線(xian)掃(sao)相(xiang)機(ji)采(cai)集(ji)的(de)(de)一(yi)個2D圖(tu)像的(de)(de)每一(yi)行都是在不同(tong)時(shi)間點(dian)采(cai)集(ji)的(de)(de)。這與面陣(zhen)相(xiang)機(ji)來或者人眼采(cai)集(ji)圖(tu)像在機(ji)器視(shi)覺(jue)軟件理解的(de)(de)意義上(shang)來說，是不一(yi)樣的(de)(de)。
(2)線掃鏡頭
從(cong)上(shang)到下文(wen)件掃(sao)描儀對比，線(xian)(xian)掃(sao)相機(ji)需要(yao)(yao)鏡頭，這與(yu)面陣相機(ji)是完全相同(tong)的(de)。但是作(zuo)為線(xian)(xian)掃(sao)相機(ji)，提供很(hen)高(gao)的(de)分辨(bian)率（最高(gao)16K/線(xian)(xian)），相機(ji)需要(yao)(yao)擁有高(gao)質(zhi)量鏡頭與(yu)合適的(de)MTF。
(3)線掃光源
與面陣相機最大的不同(tong)就(jiu)是光源的搭(da)建，為了獲取(qu)相同(tong)的行（物(wu)體(ti)運動很快(kuai)），你必須要照亮一條線(xian)，但由(you)于速度(du)很快(kuai)（一般在us級別），因此線(xian)掃相機經常需要很高(gao)(gao)亮度(du)的光照（高(gao)(gao)達1000000lux）。
3.讀取和抓取
因為芯片只抓(zhua)取一(yi)行，相比大的(de)面陣相機(ji)，讀(du)取這些數據就(jiu)很簡單了。不管是(shi)用CCD還是(shi)CMOS技術都沒有什么區(qu)別，當(dang)分辨(bian)率高且運動速度(du)很快時，數據頻率也是(shi)很高的(de)，你需要(yao)一(yi)個抓(zhua)幀器(qi)（通常稱為采集卡）來讀(du)取相機(ji)的(de)數據到(dao)電(dian)腦(nao)。
(1)線掃需要脈沖
使用線(xian)掃相機的(de)(de)一(yi)個決定(ding)性的(de)(de)特點就(jiu)(jiu)是可(ke)以構建很(hen)大（無限）的(de)(de)圖像(xiang)。在(zai)高頻下(xia)，一(yi)些非常細窄的(de)(de)線(xian)被拼接到一(yi)條線(xian)上，為了(le)解決這個問題(ti)，與運(yun)動(dong)物體經過的(de)(de)速度(du)保持同步來抓取(qu)這些線(xian)很(hen)重要。大多數場(chang)合下(xia)，與傳送帶集成(cheng)在(zai)一(yi)起的(de)(de)脈(mo)沖(chong)發生器(qi)（也就(jiu)(jiu)是我們(men)說的(de)(de)編碼(ma)器(qi)）產(chan)生脈(mo)沖(chong)信號傳遞到相機。這樣，相機的(de)(de)線(xian)頻率就(jiu)(jiu)與物體的(de)(de)速度(du)一(yi)致了(le)。
4.多行線掃相機
除了上面談到(dao)的(de)(de)單(dan)線的(de)(de)線掃(sao)相機(ji)外，也有其他線數的(de)(de)相機(ji)：
(1)多行線掃相機
雙(shuang)線或者更(geng)多線的相(xiang)機有更(geng)高的同步要求，增加了(le)(le)物體可(ke)能(neng)的最大速度，在HDR模式下提高了(le)(le)圖像的動態(tai)范(fan)圍。
TDICCD線(xian)通過芯片顯著地(di)拓寬了線(xian)掃相機(ji)的動態范圍。
(2)彩色線掃相機
像(xiang)大面(mian)陣相機一樣，線(xian)掃相機可(ke)以搭配單色(se)（Monochrome）或者彩色(se)（Color）的(de)(de)芯(xin)片。RGB的(de)(de)過濾片作為Bayer 模(mo)板(ban)覆(fu)蓋(gai)在(zai)像(xiang)素上(shang)，或者分(fen)布在(zai)線(xian)上(shang)。這些(xie)線(xian)分(fen)配了特定的(de)(de)顏色(se)，通常在(zai)過濾片的(de)(de)下面(mian)。生成的(de)(de)原始圖(tu)像(xiang)作為單色(se)信(xin)息傳輸，然后(hou)在(zai)采集卡上(shang)轉換為彩色(se)圖(tu)像(xiang)。
另一種選擇，2條(tiao)(tiao)或3條(tiao)(tiao)線，每條(tiao)(tiao)線指(zhi)定了顏(yan)色(se)，被用于彩色(se)線掃相機。這種配置的(de)問題是(shi)(shi)作為同一個像(xiang)素的(de)顏(yan)色(se)不得不考慮(lv)對象相關的(de)時間(jian)差異。好處是(shi)(shi)，一種顏(yan)色(se)的(de)分辨率(lv)是(shi)(shi)芯片的(de)全分辨率(lv)。
NEopt允許將(jiang)雙線相(xiang)機配置為只(zhi)有兩(liang)個(ge)顏(yan)色，這種情(qing)況(kuang)下(xia)，紅色和(he)藍色兩(liang)種顏(yan)色構成不(bu)如說是(shi)兩(liang)個(ge)相(xiang)機。
NeOpt NCAM2-BRLD-08K07CL光譜靈敏(min)度
5.線(xian)掃相(xiang)機(ji)速率(lv)和分辨率(lv)
就像大面陣(zhen)相機一(yi)樣，線(xian)掃相機的(de)速率由接(jie)口決(jue)定，通常(chang)的(de)接(jie)口如GigE 和CameraLink。速率可以通過線(xian)的(de)水平分辨率（線(xian)的(de)總像素(su)個(ge)數）和每秒的(de)線(xian)數計算出(chu)來，表達為行頻(pin)kHz/行/s。
例子：NCAM2-BLS，Camera Link接口(kou)：8K，70kHz
每(mei)秒采集70,000行，如果用(yong)在100km/h的(de)傳輸帶(dai)和一(yi)米寬的(de)物體上(shang)，可以推算出垂直(zhi)方向(xiang)的(de)分辨(bian)(bian)率0.125mm/s，水平方向(xiang)的(de)分辨(bian)(bian)率0.514mm/s
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