成像设置基础
本页介绍了使用 OV20i 摄像系统实现 AI 检测最佳图像质量的核心原理和技术基础。
图像采集理论
Sony IMX296 传感器架构
OV20i 采用专为工业视觉应用精选的 Sony IMX296 传感器。
传感器特性：
- 分辨率： 1.6 MP，优化以兼顾检测细节和处理速度
- 帧率： 支持 60 fps，适用于高速生产线
- 快门类型： 全局快门，抗运动和振动干扰
- 像素质量： 高质量像素，确保 AI 模型性能稳定
全局快门优势：
- 抗运动干扰 — 消除零件运动时的滚动快门畸变
- 抗振动能力 — 工业环境中图像采集稳定
- 时序一致性 — 所有像素同时曝光，成像准确
- 高速兼容性 — 支持快速生产线集成
镜头系统集成理论
S-Mount 兼容性：
OV20i 采用标准 S-mount (M12) 镜头接口，兼容所有 S-mount 镜头。但以下焦距为工业视觉应用中常用且推荐的选项。
可选焦距：
焦距（6mm、8mm、12mm、16mm 和 25mm）可在成像设置中选择。OV20i 出厂标配 12mm 镜头。成像设置包含这些焦距选项，是因为软件内置了镜头畸变校正算法，消除各镜头的鱼眼效应，使图像几何更准确、方正。
常用 S-Mount 焦距：
- 6mm — 视野宽广，适合近距离和较大工件
- 8mm — 视野与工作距离均衡
- 12mm — 标准镜头，适用大多数应用（工厂默认）
- 16mm — 视野较窄，适合远距离和较小工件
- 25mm — 远摄，最大工作距离，精细细节检测
S-Mount 镜头灵活性：
- 通用兼容 — 可物理安装任何 S-mount 镜头
- 推荐选项 — 列出焦距针对典型工业视觉任务优化
- 定制应用 — 其他焦距可满足特殊需求
- 易于更换 — 标准接口便于快速更换镜头
光学注意事项：
- 工作距离 — 焦距与安装高度的关系
- 视场角 — 4:3 宽高比，宽度乘以 0.75 得高度
- 景深 — 可接受的对焦范围，保证检测一致性
- 电动对焦 — 精准调节焦点，获得最佳清晰度
照明系统设计原则
8 路可编程 PWM LED 架构
LED 系统规格：
- LED 数量： 8 路可编程白光 LED
- 控制方式： PWM（脉宽调制），实现精确亮度控制
- 光谱输出： 白光 LED，色彩中性照明
- 功率管理： 集成热管理和能效优化
PWM 控制优势：
- 精确亮度 — 精确控制亮度，保证照明一致性
- 重复性 — 数字控制确保采集间照明稳定
- 功率效率 — PWM 降低发热和功耗
- 集成准备 — 与相机曝光协调，实现最佳时序
AI 检测照明策略
照明基础：
- 对比度增强 — 合理照明提升 AI 特征可见性
- 阴影最小化 — 均匀照明减少误检边缘
- 表面纹理显现 — 适当角度和强度揭示缺陷
- 一致性要求 — 稳定照明保证 AI 模型可靠性
照明配置原则：
- 直接照明 — 高对比度，适合边缘和尺寸检测
- 漫反射照明 — 降低眩光，适合表面光洁度检测
- 角度优化 — 根据缺陷类型和表面选择照明角度
- 强度平衡 — 均匀照明，避免过曝
相机设置优化理论
曝光控制基础
曝光时间管理：
最大曝光时间由之前的 150ms 提升至 500ms，新版本支持延长至 1 秒。
曝光配置：
- 自动曝光 — 相机根据场景亮度自动调节
- 手动曝光 — 固定曝光时间，适用于稳定光照环境
- 曝光范围 — 最高可达 1 秒，适合低光应用
- 运动考虑 — 短曝光防止动态环境中的运动模糊
曝光优化策略：
- 照明协调 — 曝光时间与 LED 亮度平衡
- 噪声管理 — 优化曝光减少传感器噪声
- 动态范围 — 合理曝光充分利用传感器能力
- 一致性 — 固定曝光保证图像特征重复性
对焦与光学优化
对焦控制方式：
-
电动对焦 — 精准自动调焦
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手动对焦 — 固定焦距，适合稳定工作距离
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对焦验证 — 评估清晰度，确保最佳图像质量
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景深管理 — 适应工件尺寸变化的对焦范围
镜头畸变校正模式：
通过成像设置过程中的畸变校正提升成像精度。所有镜头均存在一定畸变，焦距越短畸变越明显。校正畸变可提升对齐和模型预测的准确性，确保工件无论在画面何处均尺寸准确。
畸变校正优势：
-
尺寸精度 — 全视场一致测量
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对齐提升 — 模板匹配准确度提高
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AI 模型性能 — 特征一致性增强，利于训练和推理
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边缘质量 — 减少几何畸变，提升边缘检测
AI 模型的图像质量
分辨率与像素利用
分辨率优化：
- 1.6 MP 有效分辨率 — 细节捕捉与处理速度的平衡
- 像素与实际尺寸比例 — 精确尺寸测量
- ROI 优化 — 最大化检测区域内分辨率利用
- 处理效率 — 分辨率匹配 AI 模型需求
图像质量指标：
- 清晰度 — 边缘定义对特征检测至关重要
- 对比度 — 充足动态范围支持 AI 区分
- 噪声水平 — 清晰图像提升 AI 可靠性
- 一致性 — 生产中图像特征重复稳定
AI 一致性要求
AI 模型稳定性因素：
- 照明重复性 — 稳定照明保障 AI 性能
- 对焦一致性 — 生产过程中焦点稳定
- 曝光稳定性 — 固定曝光确保特征检测一致
- 色彩平衡 — 色彩中性保证分析准确
图像标准化：
- 参考标准 — 训练和推理保持一致成像条件
- 校准程序 — 定期验证成像系统性能
- 环境补偿 — 适应生产环境变化
- 质量验证 — AI 处理前图像质量评估
工业环境考虑
环境适应性
工作环境：
- 温度范围 — 工业温度变化下稳定运行
- 热管理 — 散热保障性能稳定
- 抗振动能力 — 生产环境机械稳定性
- 防护等级 — IP54 防尘防潮
安装与固定：
- 机械稳定性 — 牢固安装保证成像几何稳定
- 热管理考虑 — 高温环境前置安装点
- 可维护性 — 便于清洁和调整
- 集成兼容性 — 适配现有生产设备
生产集成理论
系统集成要求：
- 时序同步 — 与生产线速度协调成像
- 环境光照 — 考虑环境光变化
- 维护计划 — 定期清洁和校准
- 长期稳定性 — 延长运行期间性能一致
性能优化：
- 产线速度兼容 — 成像速度匹配生产需求
- 质量一致性 — 生产全过程保持图像质量
- 预测性维护 — 监控成像系统性能趋势
- 校准计划 — 定期验证光学和照明系统
配置最佳实践
成像设置工作流程
设置步骤：
- 镜头选择 — 选用适合应用的焦距
- 对焦优化 — 实现零件特征最佳清晰度
- 照明配置 — 设置 LED 亮度和均匀性
- 曝光设置 — 曝光时间与照明平衡，获得最佳图像质量
- 畸变校正 — 关键尺寸精度时启用
性能验证
图像质量评估：
- 对焦验证 — 检查视场边缘清晰度
- 照明均匀性 — 检验照明分布均匀
- 曝光优化 — 验证动态范围合理利用
- 一致性测试 — 确认成像性能可重复