Wiki Machine Vision
Deze lijst beschrijft de meest gebruikte termen in machine vision met betrekking tot machine vision camera's.
- Bandwidth: Bandwidth is de hoeveelheid gegevens die gelijktijdig over een bepaalde verbinding gedurende een bepaalde periode kan worden verzonden. Hoe hoger de bandwidth van een verbinding, hoe meer en sneller de gegevens kunnen worden ontvangen of verzonden. Bandwidth wordt gedefinieerd als de hoeveelheid Megabit of Megabyte die per seconde kan worden verzonden. Typische waarden voor Bandwidth zijn 40 Megabyte/seconde (USB2-verbinding), 100 Megabyte/seconde (GigE-verbinding) en 400 Megabyte/seconde (USB3-verbinding).
- Bayer-pattern: Een Bayer-pattern, ook wel Bayer-filter genoemd, is een gewone vierkante raster van kleurfilters voor rood, groen en blauw (RGB) die wordt gebruikt voor digitale beeldsensoren in vision camera's en consumenten camera's. Het patroon is vernoemd naar de uitvinder Bryce E. Bayer van Eastman Kodak. Elke kleurpixel heeft een RGB-waarde, waarbij de waarden van de omliggende pixels worden gebruikt om de RGB-waarde van een enkele pixel te genereren. De decodering van het Bayer-patroon wordt de-Bayering genoemd.
- Bit depth: Bit depth is een meting die wordt gebruikt om het aantal bits aan te geven dat wordt gebruikt om de kleur-/grijswaarde van een pixel te coderen. Hoe hoger de bit depth is, hoe meer waarden kunnen worden gecodeerd. Een monochrome afbeelding heeft in theorie slechts een bit depth van 1 bit nodig. Het kan echter alleen de kleur zwart en wit gebruiken, geen grijswaarden. Een normaal zwart-wit beeld gebruikt dus normaliter 8 bits en kan hierbij 256 verschillende tinten hebben. Een kleurenfoto heeft tussen de 8 en 24 bits nodig, afhankelijk van de kwaliteit van de afbeelding. Bij een hogere bit depth wordt de afbeeldingsinformatie vaak opgeslagen als RGB (rood, groen en blauw), omdat dan niet alle verschillende kleuren in een aparte tabel hoeven te worden opgeslagen.
- CCD: Een charge-coupled device (CCD) is een chip die elektromagnetische straling omzet in een elektrische puls. De chip bestaat uit rijen van condensatoren die zijn verbonden door elektronische schakelaars. Door het openen en sluiten wisselen deze schakelaars af, zodat ze ladingen van de ene naar de andere kant kunnen transporteren. De CCD chip is geplaatst achter de lens van een machine vision camera. Waarbij het binnenkomende licht wordt omgevormd tot een elektrisch signaal. Daarna wordt dit signaal door een andere chip omgezet in een digitaal signaal, dat alleen uit enen en nullen bestaat. Deze gegevens kunnen door een computer worden begrepen. CCD sensoren zijn een van de meest gebruikte sensoren in machine vision camera's, echter worden CCD-sensoren recentelijk vervangen door CMOS-sensoren.
- CMOS: Complementaire metaaloxide semiconductor (CMOS) is de halfgeleidertechnologie die gebruikmaakt van metaaloxideveldeffecttransistors met zowel n- als p-conductie. Door deze complementaire manier van schakelen zijn circuits ofwel verbonden met de positieve en negatieve spanningsbron, terwijl de tegenovergestelde transistor geen spanning geleidt, waardoor de schakelaar nauwelijks stroom verbruikt wanneer er niet wordt geschakeld. Vanwege het lage energieverbruik wordt CMOS-technologie vaak gebruikt voor beeldsensoren. Op dit gebied is het de grootste concurrent van CCD. Veel van de bewerkingen die nodig zijn voor CCD kunnen daarna op de chip zelf worden uitgevoerd met CMOS-chips, zoals versterking, ruisonderdrukking en interpolatie. Een CCD ontvangt een lading aan het einde van een hele rij pixels die vervolgens in spanning wordt omgezet, met CMOS :
- Dynamic range: De dynamic range k is de verhouding van het helderste licht tot het zwakste licht dat door een camera kan worden waargenomen. De waarde wordt gemeten in dB. Hoe hoger de waarde in dB, hoe groter het verschil tussen het helderste licht en het zwakste licht kan zijn. Het dynamic range is belangrijk wanneer je een afbeelding wilt vastleggen van een object met een groot contrast. Je wilt dat zowel de donkere als de lichte delen goed worden vastgelegd.
- Fill factor De fill factor van een beeldsensor is de verhouding tussen het lichtgevoelige gebied en een pixel van het totale gebied. Voor pixels zonder microlenzen is de fill factor de verhouding van het fotodiodegebied tot het totale pixeloppervlak. Het gebruik van microlenzen verhoogt echter de effectieve fill ffactor, vaak tot 100%, door het licht van het totale pixeloppervlak naar de fotodiode te convergeren. In een andere gelegenheid kan de fill factor van een afbeelding worden verminderd.
- Frame Grabber: Een frame grabber wordt aangesloten op de PCI-bus van een computer en biedt de verbinding tussen de machine vision camera en de computer. De framegrabber transfer de gegevens van de machine vision camera naar de CPU van de computer. Nieuwere interfaces zoals GigE, USB2 en USB3 kunnen zonder frame grabber worden gebruikt. Deze interfaces kunnen de standaard netwerk- of USB-poorten van de computer gebruiken, terwijl een interface zoals Camera Link en Coaxpress nog steeds een frame grabber vereist, waardoor het veel duurder wordt.
- Frame Rate: Het aantal frames per seconde is een meting die aangeeft hoe snel een apparaat frames vastlegt of hoe snel het deze frames verwerkt. De term wordt vaak gebruikt in films, computergraphics, camera's en beeldschermen. Het aantal frames per seconde kan worden uitgedrukt in frames per seconde of in hertz (Hz).
- LUT, Gammacorrectie: Gammacorrectie is een niet-lineaire bewerking om de lichtintensiteit, verlichting of helderheid van een bewegend beeld te corrigeren. De hoeveelheid gammacorrectie verandert niet alleen de helderheid, maar ook de RGB-verhouding. Gamma is het evenredigheidscontrast tussen de helderheid van het beeldscherm en het videosignaal.
- Global Shutter: Als de beeldsensor een global shutter is, begint elke pixel zijn belichting en eindigt zijn belichting op hetzelfde moment. Dit vereist grote hoeveelheden geheugen. Aangezien het volledige beeld in het geheugen kan worden opgeslagen nadat de belichtingstijd is afgelopen, kunnen de gegevens geleidelijk worden gelezen. Het vervaardigen van global shutter sensoren is een complex proces en is duurder dan het maken van rolling shutter sensoren. Het belangrijkste voordeel van global shutter sensoren is dat ze in staat zijn om snel bewegende objecten/producten vast te leggen zonder vervorming.Global shutter sensoren kunnen ook in een breder scala aan toepassingen worden gebruikt.
- Beeldsensor: Een beeldsensor is de algemene term voor een elektronische component die meerdere lichtgevoelige componenten bevat en in staat is om beelden elektronisch vast te leggen. Het zet een optisch beeld om in een elektronisch signaal. De meest gebruikte beeldsensorenzijn de CCD-chip en de CMOS-chip. Beeldsensoren worden toegepast in diverse camera's, zowel voor video als digitale fotografie. De sensor zet binnenkomend licht om in een digitaal beeld.
- Beeldsensor formaat: Voordat u een vision camera aanschaft, is het belangrijk om te weten welke maten beeldsensoren beschikbaar zijn. De beeldsensor van een camera heeft grote invloed op de kwaliteit van uw beelden. Het beeldsensor formaat wordt aangegeven in inches. Het moet worden opgemerkt dat inches niet kunnen worden omgezet naar echte beeldsensor formaten. Dit komt voort uit het formaat van oude televisiebuizen. Het beeldsensor formaat is nodig om de lens te berekenen. De meest gebruikte sensorformaten in machine vision zijn: 1/4 inch, 1/3, 1/2 inch, 2/3 inch en 1 inch. Voor C-mount camera's varieert het sensorformaat van 1/4 inch tot 1,1 inch.
- Beeldsensor gevoeligheid: De hoeveelheid licht die een camera kan omzetten in elektronen bepaalt de beeldsensorgevoeligheid. Dit hangt af van de pixelgrootte en de techniek die is gebruikt om de beeldsensor te maken. Traditioneel waren CCD-sensoren gevoeliger voor licht dan CMOS-sensoren. Echter, in de afgelopen jaren is dit veranderd. De Sony IMX-sensoren zijn zeer lichtgevoelig en daarom kunnen we de Sony Pregius-beeldsensoren zeer aanbevelen. Zoals de IMX 265.
- Interface: Een interface is een methode waarbij twee systemen met elkaar kunnen communiceren. Een interface converteert informatie van het ene systeem naar begrijpelijke en herkenbare informatie voor een ander systeem. Het display is een manier van een interface tussen gebruiker en computer. Het converteert digitale informatie van de computer naar tekstuele of grafische vorm. Voor machine vision camera's is de interface het type verbinding tussen de camera en de pc. Dit kan GigaBit Ethernet, USB2 of USB3 zijn.
- Interlacing: Interlacing of interlaced scannen is de techniek om bewegende beelden op een scherm vast te leggen. Met een camera, waarbij de kwaliteit van het beeld wordt verbeterd zonder meer bandwidth te gebruiken. Bij interlaced scannen is een beeld verdeeld in twee velden. Het ene veld bestaat uit alle even lijnen (scanlijnen), en het andere uit alle oneven lijnen. Afwisselend worden beide velden ververst. Door Interlacing wordt de hoeveelheid beeldinformatie gehalveerd. Dus, wanneer het hele beeld in één keer wordt getekend, wordt dit progressief scannen genoemd. Wanneer een beeld in twee aparte keren wordt samengesteld, wordt dit interlacing genoemd. Het samenvoegen van twee interlaced frames kan resulteren in een “cam effect”. Dit komt doordat er bij het gebruik van een bewegend beeld een verschil bestaat tussen de twee frames. Twee frames worden dan samengevoegd die 1/50ste van een seconde verschillen. Dit resulteert in twee verschillende snapshots van hetzelfde beeld. Een display moet voor deze kwestie compenseren, dit wordt de-interlacing genoemd.
- I/O: I/o staat voor input / output. Ontvangen signalen worden beschouwd als input, verzonden signalen zijn output. Een vision camera heeft meerdere I/O-poorten voor communicatie. Het signaal is hoog of laag. Het uitgangssignaal van de vision camera kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een lichtbron te activeren, een trigger-signaal naar een andere vision camera te sturen om beide camera's te synchroniseren of een signaal naar een PLC te sturen. De ingangspoorten worden bijvoorbeeld gebruikt om de camera te activeren om een afbeelding vast te leggen, of om de status van een knop die op de ingangspoort is aangesloten te lezen.
- Machine vision: Machine vision is het vermogen van een computer om te zien, te hebben vision. Machine vision is vergelijkbaar met computer vision, maar dan in een industriële of praktische applicatie. Een computer heeft een machine vision camera nodig om te zien, deze camera verzamelt gegevens door beelden van een bepaald product, proces enz. vast te leggen. De gegevens die verzameld moeten worden, worden vooraf gespecificeerd door de software die op het vision systeem wordt gebruikt. Gegevens worden na de gegevensverzamelingsfase naar een robotcontroller of computer gestuurd, die vervolgens een bepaalde functie zal uitvoeren.
- Motion Blur: is het fenomeen waarbij objecten op een foto of video afbeelding onscherp lijken, als gevolg van de beweging van een object en/of de camera. Motion Blur komt vaak voor wanneer een sluitertijd wordt gebruikt die te lang is. Het geprojecteerde beeld van het object op de beeldsensor mag tijdens de belichtingstijd niet meer dan een halve pixel bewegen. Om de maximale belichtingstijd te berekenen hebben we het volgende voorbeeld. Het gezichtsveld is 1000x600mm en de Machine Vision Camera heeft een resolutie van 1000x600pixels. Dit betekent 1pixel/1mm. Als een object met 1m/seconde beweegt, is dit 1000mm/seconde. Motion blur e zal worden opgemerkt als het object meer dan een halve pixel beweegt, dat is 0,5 * 1pixel/1mm = 0,5mm. De maximale belichtingstijd is (maximale objectbeweging = 0,5mm) / (object snelheid = 1000mm) = 0,0005seconden = 0,5ms. In dit geval is de maximale belichtingstijd om bewegingsonscherpte te elimineren 0,5x1000=500us.
- Pixel Binning: In beeldsensoren verwijst het proces van pixel binning naar naburige pixels die hun elektrische lading combineren om één super-pixel te vormen, en daarmee het aantal pixels te verminderen. Dit verhoogt de signaal-ruisverhouding (SNR). Er zijn drie soorten pixel binning, namelijk horizontaal, verticaal en volledige binning. Pixel binning gebeurt vaak met 4 pixels (2x2) tegelijk. Sommige beeldsensoren kunnen echter ook tot 16 (4x4) pixels tegelijkertijd combineren. Hierdoor verhoogt de sensor de signaal-ruisverhouding met 4, waardoor de sample dichtheid (dus resolutie) met 4 wordt verminderd.
- Pixels: Pixels zijn beeldpunten waaruit een afbeelding is opgebouwd. De pixel is het kleinste mogelijke element van een afbeelding. Elke pixel kan een willekeurige grijs-/kleurwaarde hebben. Gezamenlijk vormen de pixels de gewenste afbeelding. De term pixels is afgeleid van de woorden beeld en element en wordt vaak afgekort als 'px'. Het aantal pixels van een afbeelding wordt resolutie genoemd. Hoe hoger de resolutie, hoe meer pixels per millimeter, waardoor je afbeelding scherper wordt. Resolutie wordt vaak uitgedrukt in pixels per inch (ppi). De beeldsensor van een machine vision camera bestaat ook uit pixels. Het aantal pixels hangt af van de beeldsensor. Een sensor met een afbeelding van 6000x4000pixels bevat 24 miljoen pixels. Uitgedrukt als 24MP of 24 Mpx (megapixels). De resolutie van onze camera's wordt altijd vermeld in de productbeschrijving.
- Progressieve Scanning: de techniek om bewegende beelden weer te geven, op te slaan of door te geven, waarbij een frame niet bestaat uit meerdere velden, maar alle rijen in volgorde worden ververst. Dit is het tegenovergestelde van de interlaced scanning methode die wordt gebruikt met oudere CCD-sensoren. Progressieve scanning wordt gebruikt op alle CCD-sensoren die worden gebruikt in onze machine vision camera's.
- Quantum Efficiëntie: Quantum efficiëntie verwijst naar de verhouding van incidentele fotonen naar omgezette elektronen (IPCE) van een fotosensitief apparaat zoals de beeldsensor van een machine vision camera.
- Regio van Interesse: Regio van Interesse(ROI) van een machine vision camera is het gebied / deel van de beeldsensor dat wordt uitgelezen. Bijvoorbeeld, een vision camera heeft een beeldsensor met een resolutie van 1280x1024 pixels. Je bent alleen geïnteresseerd in het midden van het beeld. Je kunt een ROI instellen van 640x480 pixels binnen de camera. Dan zal alleen dat deel van de beeldsensor licht opvangen en de gegevens verzenden. Het instellen van een ROI in de vision camera zal het aantal frames per seconde verhogen omdat alleen een deel van de beeldsensor wordt uitgelezen, waardoor de hoeveelheid gegevens die per vastgelegd beeld moet worden verzonden, vermindert en de camera meer beelden per seconde kan maken.
- Resolutie: Resolutie op het gebied van digitale beeldverwerking is een term die wordt gebruikt om het aantal pixels van een afbeelding te beschrijven. Hoe hoger het aantal pixels, hoe hoger de resolutieis. Resolutie wordt uitgedrukt in het aantal pixels horizontaal en verticaal of het totaal aantal pixels van een sensor, uitgedrukt in Megapixels. Een afbeelding kan een resolutie hebben van 1280x1024pixels en dit wordt ook wel uitgedrukt als een resolutie van 1,3 Megapixel.
- Rolling Shutter: Een rolling shutter sensor heeft een andere methode van beeldvastlegging in vergelijking met de global shutter. Namelijk, het belicht verschillende lijnen op verschillende tijden terwijl ze worden uitgelezen. Elke lijn wordt in een rij belicht, elke lijn wordt volledig uitgelezen voordat de volgende lijn aan de beurt is. Met een rolling shutter sensor vereist de pixelunit slechts twee transistors om een elektron te transporteren, wat de hoeveelheid warmte en ruis vermindert. In vergelijking met de global shutter sensor is de structuur van de rolling shutter vereenvoudigd en daardoor goedkoper. Het nadeel van de rolling shutter is echter dat niet elke lijn gelijktijdig wordt belicht, wat vervorming kan veroorzaken bij het vastleggen van bewegende objecten.
- Schaduwcorrectie: Schaduwcorrectie of vlakveldcorrectie wordt gebruikt om vignettering van de lens of stofdeeltjes op de beeldsensor te corrigeren. Vignettering is het donkerder worden van de hoeken van het beeld in vergelijking met het midden van het beeld. Het gebruik van schaduwcorrectie / vlakveldcorrectie vereist dezelfde optische opstelling waarmee de originele beelden zijn vastgelegd tijdens de kalibratie van de schaduwcorrectie. Dus, met dezelfde lens, diafragma, filter en dezelfde positionering. Ook moet de focus die werd gebruikt bij het maken van het kalibratiebeeld hetzelfde zijn.
- Shutter Time/ Exposure Time: De shutter time/ exposure time is de hoeveelheid tijd dat licht op de sensor van de camera valt. Verlichting en belichting zijn zeer belangrijke elementen met . Uw exposure time bepaalt hoeveel licht op uw sensor valt en daarmee het aantal details dat zichtbaar is op dat beeld. Uw afbeelding kan veel details verliezen met te veel of te weinig licht, omdat deze details verloren gaan in te donkere of te heldere delen van het beeld. Daarom is exposure time een belangrijk element bij de belichting van uw afbeeldingen en is het daarmee een van de drie belangrijkste elementen van de belichtingsdriehoek. De exposure time regelt niet alleen de belichting van uw afbeelding, maar ook hoe scherp of onscherp beweging in uw afbeelding eruitziet. Met een korte belichtingstijd kunt u snelle bewegingen vastleggen en bevriezen. Met een lange exposure time kunt u bewegingen vloeiend laten lijken exposure time kan handmatig ingesteld worden op uw machine vision camera. Exposure time kunnen variëren van 5us tot een seconde. Echt afhankelijk van het type applicatie heeft u een lange of korte exposure time nodig.
- Signal to Noise Ratio: De signal to noise ratio (SNR) is een meting die wordt gebruikt om de kwaliteit van een signaal te meten waarin een storende ruis aanwezig is cadeau. De signaal-ruisverhouding meet het vermogen van het gewenste signaal ten opzichte van het vermogen van de aanwezige ruis. Hoe hoger deze waarde, hoe groter het verschil tussen het signaal en de ruis, waardoor zwakke signalen beter kunnen worden opgevangen. Hierdoor is een sensor met een hoge SNR-waarde beter in staat beelden vast te leggen in situaties met weinig licht.
