相機選擇 - 如何找到最符合影像處理系統需求的相機？
選擇正確的視覺系統，可能會讓人感到困惑。相機型號種類繁多、各種技術和功能，往往造成決策困難。我們在此協助您掌握所有資訊，同時依您應用的需求，找出合適的相機。
影像處理系統的基礎
我們在白皮書中詳細回答的問題
定義需求為什麼重要？
有哪些相機解析度與感光元件的需知？該選彩色或黑白相機？有哪些重要的相機功能？
相機尺寸與成像效能有多重要？影像品質扮演什麼角色？
逐步實現最佳化的影像處理
以紮實的分析來開始進行。請自問 2 個問題：
我需要用相機看見什麼？
我的相機必須具備哪些特性，才能精確提供所需？
這兩個問題的答案，可以指出選擇正確相機的方向。
面掃描相機
面掃描相機 搭載矩形感光元件，該感光元件由多行畫素組成，所有畫素都在同一時間曝光，所以會同時記錄所有影像資料並同時處理。
面掃描相機通常用於各種工業應用、醫療與生命科學、交通運輸或
線掃描相機
線掃描相機 搭載的感光元件僅由 1、2 或 3 行畫素組成。影像資料為逐行曝光，透過逐行重組處理而得到影像。
線掃描相機用來檢查在輸送帶上運輸的產品和貨物，這些物品有時會以極快的速度來運輸。典型產業包括 印刷、分揀、包裝、食品和所有類型的 表面檢查。
3D 相機
另一方面，3D相機除了二維影像外，更使用先進的感光元件技術來拍攝深度資訊；其使用的技術包括時差測距(ToF)、雙目視覺或結構光。這類相機可測量物體的空間所在位置，並建立拍攝場景或精確 3D 物體模型。
3D 相機可運用於機器人、自動化、 物流 (如體積測量或物體辨識)、 醫療 (如手術導引) 與娛樂產業 (如動畫和虛擬實境)。
決定 2：黑白還是彩色相機？
這個決定相對比較簡單，由您應用目標所需要的影像來決定。您需要彩色資料來評估結果，還是黑白就夠了？如果不一定需要彩色的話，黑白相機通常會是更好的選擇，因為黑白相機感光度更高，且能提供更細致的影像。在智慧交通系統等多種應用，為滿足政府對使用影像舉證的特定法律要求，也會搭配使用黑白與彩色相機。
決定 3：感光元件類型、快門技術、取像速度
此步驟包括選擇合適的感光元件，要採用 CMOS 還是 CCD 感光元件技術，也要選擇快門技術的類型，即全域或滾動快門。下一個考慮因素是取像速度，即相機每秒必須提供多少張影像，才能順暢處理其任務。
CCD 還是 CMOS？
兩種感光元件的基本技術差異在於其結構。
CMOS 感光元件快速、靈活，在單眼相機這類大眾相機市場中佔有主流地位；CMOS 將電子元件直接整合在感光元件表面，因此影像資料讀取特別快速。
CCD 感光元件 具備最高度光度和出色的影像品質 - 非常適合天文學等低光應用。但是用在快節奏的應用時會有所極限。
進一步了解 CCD 與 CMOS 相關資訊！
取像速度
「取像速度」這個術語，就是指「每秒畫面張數」 (fps) 或「線速率」(於線掃描應用中)。取像速度表示感光元件每秒可以拍攝處理的影像張數。
取像速度越高，感光元件工作的速度就越快。更快的感光元件，每秒可處理更多張畫面，因而增加資料量。
使用面掃描相機時，資料量會因使用的介面和取像速度，而有很大的差異 - 從較低的 10 fps 到高速的 340 fps 不等。必要或可能的取像速度，由對應的影像處理系統需求來決定。
決定 4：解析度、感光元件和畫素大小
在選擇合適的相機時，解析度、感光元件尺寸和畫素品質是最重要的因素，會直接影響影像品質、感光度以及相機滿足特定需求的程度。
解析度
相機解析度通常使用「2048 x 1088」這種格式來表示。這些數字表示畫素數，在本例為水平方向 2048 個畫素，乘以垂直方向 1088 個畫素；得到的總解析度為 2,228,224 畫素或 2.2 MP (百萬畫素，常簡寫為「MP」 )。
可以用一個簡單的公式，來幫你找出您應用所需的解析度：
解析度 ＝ (物體大小) / (需要檢測的細節大小)
例如，要拍攝身高約 2 m 人的眼睛顏色，並顯示 1 毫米尺度的細節，計算方式為：
解析度 = 身高/(眼部細節大小) = (2,000 mm)/(1 mm) = x 軸與 y 軸各 2,000 px = 4 MP
在這種情況下，您需要一台至少具有 4 MP 的相機，才能清晰顯示您想要的細節。
感光元件與畫素尺寸
事實 1：
首先是簡單的部分：大型感光元件和畫素表面可以捕捉更多的光線。光線就是感光元件用來產生和處理影像資料的訊號。到目前為止，就這麼簡單。接下來請仔細閱讀我們的說明：可用的表面越大，訊噪比 (SNR) 就越好，尤其是 3.5 μm 或更大的大型畫素。更高的 SNR 可帶來更好的影像品質，而 42 dB 的 SNR 就能算是可靠的結果。
事實 2：
大型感光元件具有更大的空間，可以容納更多畫素，因此帶來更高的解析度。且其真正的優勢，是單一畫素的大小仍然足以確保良好的 SNR；而較小的感光元件可用空間較小，因此必須使用較小的畫素。
事實 3：
即使使用具有高畫素數的大型感光元件'，若未搭配合適的鏡頭，也無法發揮作用 (在此了解如何選擇合適的鏡頭)。只有在互相配合的情形下，才能真正具有高解析度，完全發揮其應有的能力。
事實 4：
大型感光元件通常成本也愈高，因為要有更大空間，就要使用更多的矽。
決定 5：介面和外殼尺寸
在將相機整合到視覺系統時，選擇正確的介面與外殻尺寸，是很重要的。這兩項因素不僅影響技術性能，還影響整體解決方案的靈活性和相容性。下文將說明不同的介面技術和外殻大小，如何以最佳方式支援您的應用。
介面
介面扮演相機和 PC 之間的橋樑，將影像資料從硬體 (相機感光元件) 傳輸到軟體 (影像處理元件)。找到適合您應用的最佳介面，必須權衡各種不同因素，找出性能、成本和可靠性的最佳平衡點。
GigE Vision、USB3 Vision和 CoaXPress 等當代標準，可以確保和標準元件的相容性，而 FireWire 和 USB 2.0 等舊技術則不太適合現代系統。
比較介面
決定 6：有用的相機功能
相機通常是在工廠就已整備完成，以最佳方式支持使用者完成各種任務。我們所有的相機，在出廠時都配備了一組有用的功能，可以提高影像品質、更有效地分析影像資料，並以最高精度控制流程。
在設計你的影像處理系統時，多半會用上這三項功能：
AOI (關注區域)
可以一次框出一個或或多個特別感到興趣的 AOI。其優點為只需處理必須進行評估的一部分畫面，提高相機資料讀取速度。
自動化功能
Basler 相機提供多種自動化功能，例如自動曝光調整與自動增益。這兩項自動化功能可在變動的環境光源條件下，自動適應調整曝光時間與增益參數，維持影像亮度一致。
定序器
定序器用於讀出特定的影像序列，因此可對各種 AOI 進行程式設計，然後由定序器按順序自動讀取。
比較當代 CMOS 相機的最佳方式為何？
幾乎每種感光元件，都有多種來自不同製造商的大量相機機型可選。這些相機雖然搭載相同的感光元件，但性能與特色各異其趣。在比較相機日時，要注意哪些重點？
必須參考 EMVA 資料
選擇適合某種應用的相機，是個很重要的問題，也是歐洲機器視覺協會 (EMVA) 的使命；其成果就是 EMVA 1288 標準。該標準定義了收集相機感光元件影像品質與感光度特性的方法。
在選擇相機時，必須比較 EMVA 資料；因為這些資料包含相機性能與適用與否的資訊。
但是，EMVA 資料並未涵蓋所有潛在問題，例如影像「百葉窗線」 或因畫素有缺陷或閃爍造成的時變干擾。這些錯誤通常會立即被人眼注意到，EMVA 數值不會考慮這些錯誤。
因此，對樣品相機進行全面且應用導向的測試，是十分重要的。依靠可靠的標準當然還是有幫助的，可節省測試時間並簡化對應用的最佳化，但往往只有大型品牌製造商才能提供這類資訊。
同場加映：韌體功能和高資料傳輸穩定性
由於相機的韌體和軟體各自不同，即使是搭載相同感光元件的相機，其表現也可能彼此不同。在這種情況下，GenICam (相機一側) 與 GigEVision、USB3 Vision 介面標準的相容性就很重要；這些標準規範並定義相機的通訊通道和介面，能夠簡化整合作業，並資料傳輸過程中帶來可靠的品質。
在韌體和相關軟體的效能方面，也可能存在各種差異。前者和整合相機所需的作業有關：並非所有相機製造商都能提供成熟的軟體和驅動程序環境，來控制相機或成熟穩定的程式設計環境 (相容於各種作業系統和程式設計語言)。然而，對任何主要的設計導入來說，這些條件都是絕對必要的。
資料穩定性可以造成各種差異。舉例來說，如果相機韌體設定是用於 Frame Buffer 的話，能夠大大提高資料穩定性，尤其是在頻寬/取像速度較高的情況下。
標準化或專屬功能可以大幅提高視覺系統的效能；某些功能則可以讓相同的感光元件產生更佳結果。
該如何開始？下一步是什麼？
選用合適的相機，對於機器視覺系統的效能，是十分重要的。我們的工具可以協助您，針對您的視覺系統或應用，找到符合所需的元件。探索我們的產品組合，找到最適合的相機。