Основные требования к средствам очувствления. Задачи контроля сборочных процессов, страница 5

Основными преимуществами ПЗС по сравнению с фотодиодными матрицами являются более высокое пространственное разрешение (типовой размер элемента 10х10 мкм) и большое количество элементов на кристалле. Так, типовая среднеформатная матрица ПЗС при двухполукадпровом разложении содержит 288х240 элементов, полноформатная матрица 576х340 элементов, типовое количество элементов линейных ПЗС - 1000 и 2000. К основным параметрам фотопреобразователей на ПЗС, определяющим качество их работы, относятся область спектральной чувствительности (от 0,2-0,4 до 1 нм), интегральная фоточувствительность (500 мка/лк), линейное разрешение (40 - 60 лин/мм), динамический диапазон (60-80 дб), неоднородность фоточувствительности (до 10%). В промышленных СТЗ в настоящее время наибольшее распространение получают видеокамеры на ПЗС или их разновидности - приборах с ижекцией заряда (ПЗИ).

        Сцена               1                2                   3                   Результат

      5

Рис. 76. Структура типовой СТЗ

Обобщенная структура типовой современной СТЗ представлена на рис.76.  Она состоит из телевизионной камеры 1, преобразующей изображение в электрический видеосигнал, устройства предварительной обработки видеосигнала 2, электронно-вычислительного устройства 3, в котором осуществляется основная логическо-математическая обработка сигналов, осветителя 4, синхронизатора 5, осуществляющего автоматическое включение-выключение СТЗ в необходимые моменты времени.

Структуры реальных промышленных СТЗ отличаются большим многообразием, вызванным разновидностью решаемых задач видеоанализа. В целях облегчения обработки изображения в СТЗ используются различные методы специального освещения. На рис.77 приведены наиболее распространенные методы освещения.

Рис.77.  Основные методы освещения в СТЗ: 1 - телекамера; 2 - объект;

3 - осветитель; 4 - фоновый экран; 5 - отражательный экран;

6 - узкополосный оптический фильтр

На рис. 77, а показан метод освещения в проходящем свете, дающий наиболее качественное плоское теневое изображение объекта, на рис.77,б - метод фронтального диффузного освещения, позволяющего выделять объемные элементы объекта, на рис. 77,в - метод получения изображения в "светлом поле", а на рис. 77,г - метод получения изображения в "темном поле". Эти методы позволяют точнее визуализовать рельефные (выпуклости, впадины) элементы объекта. На рис.77,д дан пример использования монохроматического освещения для получения качественного изображения объекта в условиях сильной фоновой засветки. Здесь может быть использован монохроматический источник освещения с длиной волны излучения, согласованной со спектральной характеристикой фотопреобразователя. Перед видеокамерой располагается узкополосный оптический фильтр с аналогичной длиной волны пропускания. Такое освещение позволяет существенно снизить действие посторонних мешающих засветок.

Задачи видеоанализа можно классифицировать следующим образом:

- по размерности анализируемого изображения: одномерные, двумерные, трехмерные;

- по количеству и взаимному расположению объектов распознавания в изображении: однообъектные, многообъектные без взаимного перекрытия, многообъектные со взаимным перекрытием;

- по временным характеристикам изменчивости изображения: статические, динамические.

СТЗ можно классифицировать и по тому, как в них осуществляется обработка изображений. В так называемых бинарных системах аналоговый видеосигнал описывается в терминах черно-белого. Переход от аналогового к бинарному видеосигналу производится путем сравнения текущей амплитуды с неизменным (либо скользящим) порогом при помощи аналогового компаратора.