不管是一般相机还是工业相机的使用者,或多或少都对相机电子快门的概念比较模糊,今天湖南科天健根据长期的相机使用经验,为大家提供工业相机的电子快门时间详解。
工业相机一般都具备电子快门特性,电子快门不需任何机械部件。相机采用电子脉冲长度控制相机传感器对光的积分时间。由于相机感光时间越长,信号电荷累积也越多,输出信号的幅值也越大。相机输出的仅是电子快门开启时的传感器累积的光电荷信号,其余时间里的光电荷信号则被泄放。电子快门的特点是无运转噪声、速度档次多、速度快,适合分析快速运动过程,但存在图像的不连续、间断跳跃感。
目前,相机的最短电子快门时间一般为百万分之一秒, 较高的电子快门速度对于观察运动图像会产生一个“动作冻结”效应,从而大大地增加了相机的动态分辨率。同时,当电子快门速度提高时,在传感器积分时间内,聚焦在传感器上的光通量减少,将会降低相机的灵敏度。因而高速的电子快门需要有充足的光照才能保证图像正常的灰度。
如果相机的曝光时间过长,就会使速度快的运动物体变模糊。工业相机的电子快门可以使曝光时间得到控制和调节,这种调节是非机械式的,快门控制具有很大的灵活性,给视觉系统带来了极大的好处。 电子快门的曝光时间的变化,仅仅改变了相机光敏像元对外来光的感光积分时间,但不会改变相机内在的视频读出周期。对于运动物体来说,快门时间越短,所获取的图像越精确,即越不模糊,但过短的曝光时间会需要光照强度大大提高,给光照技术带来很大的困难,所以应选择合适的快门时间。
快门时间与物体的大小、运动速度、物体至镜头的距离等因素有关,特别是机器视觉系统对获取器图像的精度要求,以像素为单位,例如1个、2个像素精度或者1/10个亚像素精度。
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常见的电子快门的方式有全局快门(Global shutter)和卷帘快门(rolling shutter)两种,全局快门是曝光时,传感器上所有像素在同一时刻开启曝光并在同一时刻曝光结束,将物体某时刻的状态成像,对运动物体而言类似将运动物体冻结了,所以适合拍摄高速运动的物体。卷帘快门是逐行顺序开启曝光,不同行间曝光的开启时刻有个很小的延迟,所以不适合运动物体的拍摄。