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，然后以高達(dá)數(shù)百千赫茲的速度傳輸?shù)街鳈C。第二維由被成像物體或相機的運動產(chǎn)生。

圖片來源：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。

這些設(shè)備如何使用？

當(dāng)物體或相機移動（垂直）經(jīng)過圖像傳感器中的像素線時，通過連續(xù)的單線掃描逐行獲取二維圖像。對于給定的視場，一臺 2k 線掃描相機可以經(jīng)濟高效地提供與 4 兆像素面掃描相機一樣的精確分辨率，而無需圖像拖尾或幀重疊的冗余處理。

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過去十年來，線掃描圖像設(shè)備發(fā)生了怎樣的變化？

線掃描相機現(xiàn)在可以捕獲并合并多個圖像，以在低光照條件下實現(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視覺能力。

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時延積分 (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 使用多次曝光來收集更多光子，同時保持低讀取噪聲。如今，越來越多的高速應(yīng)用需要時間延遲積分，特別是在無法增加成像對象上的光強度的情況下。

接觸式圖像傳感器 (CIS) 技術(shù)已經(jīng)存在一段時間了，但該領(lǐng)域的發(fā)展可能會進(jìn)一步推動線掃描技術(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法檢測到的不可見特征。這使得它非常適合在自動光學(xué)檢測、印刷檢測、光學(xué)分選系統(tǒng)、材料分級和檢測、卷材檢測和許多其他機器視覺應(yīng)用等應(yīng)用中識別難以看到的缺陷、污染物和安全特征。

Linea SWIR 允許用戶檢測短波紅外光譜中的光，以在檢查水果和其他食品時識別表面以下的細(xì)節(jié)。它還可以測定水分含量，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器視覺應(yīng)用提供了一種成本較低的檢測系統(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缺陷。其獨特的交錯傳感器設(shè)計覆蓋整個視野，不丟失像素，提供 100% 無縫圖像，無需任何插值。

圖片來源：Teledyne DALSA

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是我們原創(chuàng)的線掃描相機，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 相機的五倍。

●Linea Lite的設(shè)計占地面積比原來的 Linea 小 45%。Lite 版本通過 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。

●Linea SWIR是我們的短波紅外 GigE 線掃描相機，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？

選擇線掃描相機時最重要的三個考慮因素是靈敏度、分辨率和線速率。

對于靈敏度，我們會問：“相機是否獲得足夠的光子來執(zhí)行機器視覺任務(wù)？”僅從組件規(guī)格來回答這個問題通常很難，因為存在太多變量。在實踐中，我們估計所需的光強度，指定比我們估計的更多的光強度，然后通過測試驗證我們是否具有所需的靈敏度。

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

線速率由 FOV、對象速度和對象像素大小設(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，則：（FOV 中的對象像素大小）= FOV/（相機分辨率）= 12/8192 = 0.001465” 視場中的物體像素大小 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？

●速度非常高

●價格/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現(xiàn)。

●動態(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

●快速移動物體的無拖影圖像，無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間通常非常短，因此照明強度必須很高。 高倍率成像下的機械運動和對準(zhǔn)也是一個挑戰(zhàn)。

Teledyne DALSA 如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)？

我們幾乎所有的相機都提供相機內(nèi)平場和鏡頭陰影校正功能，可以彌補均勻性差的問題。 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，可解決照明強度問題。

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

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