[发明专利]基于面阵图像传感器的高帧率线阵工业相机及其实现方法

说明书

本发明公开了一种基于面阵图像传感器的高帧率线阵工业相机及其实现方法，该高帧率线阵工业相机包括：面阵图像传感器、微控制器、采集时序生成模块、窗口裁剪模块、图像缓存模块、图像拼接模块以及接口模块。采用本发明的技术方案使线阵工业相机分辨率不受线扫描图像传感器分辨率限制，丰富的面扫描传感器都可以适用于线阵工业相机。因低成本面扫描图像传感器型号丰富，可降低线阵工业相机成本。本发明的相机及实现方法包含图像拼接功能，可以有效替代成本高昂的线阵相机+线缆+图像采集卡的分体方案。

技术领域

本发明涉及成像领域，具体涉及一种低成本、高性能的线阵工业相机及其实现方法。

背景技术

根据传感器扫描方式，工业相机分为两类：面阵工业相机和线阵工业相机，线阵工业相机使用线扫描图像传感器，面阵相机使用面扫描图像传感器。

现有的线阵工业相机，都使用线扫描图像传感器，因其应用领域相对较窄，线扫描图像传感器可选型号较少，线扫描图像传感器分辨率也很少，主流传感器只覆盖1k/2k/4k/8k等2的指数倍的分辨率，中间的分辨率很少覆盖。比如，一些非标检测需要5120像素的分辨率，不得不选择更高的8k像素的线阵工业相机，分辨率的局限是限制线阵检测发展的因素之一。

线扫描传感器因其型号少，出货量小，生产成本居高不下；而面扫描图像传感器型号多，出货量大，生产成本较低。很多线扫描图像传感器价格大幅高于同宽度的面扫描图像传感器。

线扫描传感器因其型号少，线阵工业相机的可选型号也非常少，行业内目前没有很有效的解决方法，一般选用分辨率高一档，价格也高一档的工业相机；或者使用多只小分辨率的工业相机拼接，但也会增加一些成本；有些工业检测因选不到合适的工业相机，而换用非线阵的检测方案。

现有的线阵工业相机还需要搭配图像采集卡一起使用，线阵工业相机通过线缆将每行图像传递到采集卡中进行拼接，这种分体式使用方式体积大，集成成本高。但是，在工业应用中，很多线扫描相机优势不可或缺的。

发明内容

针对现有技术中存在的线阵工业相机分辨率覆盖严重不足和线扫描检测系统集成成本超高、需要设置独立的线缆以及采集卡的问题。本发明巧妙采用面阵图像传感器特殊开窗口，突破线阵工业相机对线阵传感器的依赖，利用面阵图像传感器进行稍大于或等于原线阵相机扫描范围的区域的图像采集，然后，通过图像裁切以及拼接，将每行拼接成面阵图像，并按照面阵相机方法传输出来，替代了采集卡，进而降低了扫描检测系统的集成成本。一方面，本发明提供一种基于面阵图像传感器实现的高帧率线阵工业相机，其特征在于，所述线阵工业相机包括：面阵图像传感器、微控制器、采集时序生成模块、图像缓存模块、图像拼接模块以及接口模块，所述微控制器控制所述面阵图像传感器以按行开窗模式工作，所述采集时序生成模块用于生成采集时序，所述面阵图像传感器以所生成的采集时序进行以所开窗口进行窗口图像采集，并且将所采集的图像输送至所述图像缓存模块，所述图像缓存模块按图像采集顺序对所采集的图像进行缓存，所述图像拼接模块按照图像的采集顺序将所采集的图像拼接成面阵图像，通过所述接口模块输出。

在一种优选实现方式中，所述相机还包括窗口裁剪模块，所述窗口裁剪模块对所缓存的图像进行裁切以仅保留预定行数的线阵图像。

在另一种优选实现方式中，所述微控制器控制所述面阵图像传感器以其最高帧率、最小窗口高度进行图像采集。

在另一种优选实现方式中，所述窗口裁剪模块对所缓存的图像进行裁切以仅保留中部的1-2行作为线阵图像。

在另一种优选实现方式中，所述采集时序的帧率是所述接口模块传输帧率的整数倍。

另一方面，本发明提供一种利用面阵图像传感器实现高帧率线阵工业相机的方法，其特征在于，所述面阵图像传感器具有按行开窗功能，所述方法包括：

步骤S1、对所述面阵图像传感器进行初始化，以使其按照按行开窗模式进行工作；