曝光時(shí)間對(duì)成像質(zhì)量的影響

在任何工業(yè)相機(jī)應(yīng)用中，相機(jī)的曝光時(shí)間是設(shè)置的關(guān)鍵。在任意的情況下，由于我們拍攝物體的移動(dòng)，生成的圖像可能會(huì)模糊。為了最大程度的優(yōu)化圖像質(zhì)量，可以計(jì)算最小曝光時(shí)間來消除模糊并最大化拍攝亮度。在這篇文章中，將幫助了解曝光時(shí)間對(duì)圖像質(zhì)量的影響并避免它。

曝光時(shí)間或快門速度是讓光線落在圖像傳感器上的時(shí)間。曝光時(shí)間越長，就越能“曝光”傳感器為像素充電以使其更亮。快門速度通常以幾分之一秒的形式給出，例如攝影相機(jī)中的 1/60、1/125、1/1000秒。在工業(yè)相機(jī)中，曝光時(shí)間通常以毫秒為單位，只是快門速度的倒數(shù)。（即1/60秒=0.0166秒或16毫秒）。

模糊是當(dāng)物體相對(duì)于傳感器移動(dòng)并在曝光時(shí)間內(nèi)移動(dòng)跨越2個(gè)或更多像素時(shí)所得到的。

當(dāng)拍攝移動(dòng)速度超過在曝光時(shí)間內(nèi)可以完全靜止運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，就會(huì)看到這一現(xiàn)象。在左邊的圖像中，可以清晰的拍到運(yùn)動(dòng)員，但是球移動(dòng)得非?？?，導(dǎo)致看起來很模糊。本例中的曝光時(shí)間為 1/500 秒（2 毫秒），但在此曝光期間球移動(dòng)了許多像素。

快門速度越快，物體相對(duì)于它開始的位置移動(dòng)的可能性就越小。在機(jī)器視覺中，相機(jī)絕大多數(shù)情況下是固定的，所以它們不會(huì)移動(dòng)，但擔(dān)心的是物體在曝光時(shí)間內(nèi)移動(dòng)所產(chǎn)生的影響。

根據(jù)應(yīng)用場景的不同，圖像處理可能對(duì)模糊敏感，也可能不敏感。例如，假設(shè)相機(jī)橫向上的分辨率為2448像素，而傳感器上的呈現(xiàn)出來的物體為1000像素。在曝光期間，被拍攝的物體移動(dòng)1個(gè)像素，則在傳感器上呈現(xiàn)出來的圖像就整體偏移了1個(gè)像素，這就是“像素模糊”。

快門速度越快，物體相對(duì)于它開始的位置移動(dòng)的可能性就越小。在機(jī)器視覺中，相機(jī)絕大多數(shù)情況下是固定的，所以它們不會(huì)移動(dòng)，但擔(dān)心的是物體在曝光時(shí)間內(nèi)移動(dòng)所產(chǎn)生的影響。

根據(jù)應(yīng)用場景的不同，圖像處理可能對(duì)模糊敏感，也可能不敏感。例如，假設(shè)相機(jī)橫向上的分辨率為2448像素，而傳感器上的呈現(xiàn)出來的物體為1000像素。在曝光期間，被拍攝的物體移動(dòng)1個(gè)像素，則在傳感器上呈現(xiàn)出來的圖像就整體偏移了1個(gè)像素，這就是“像素模糊”。

在大多數(shù)情況下，都需要沒有像素模糊的清晰圖像。要計(jì)算合適的曝光時(shí)間，需要注意以下幾點(diǎn)：

l 以像素為單位的相機(jī)分辨率（沿行進(jìn)方向）

l 視野（FOV）

l 物體的速度

l 曝光時(shí)間

然后，就可以使用以下公式計(jì)算對(duì)象在曝光期間將移動(dòng)多少像素：

B = Vp * Te * Np / FOV

B = 以像素為單位的模糊

Vp = 物體的速度

FOV = 運(yùn)動(dòng)方向的視野

Te = 曝光時(shí)間（以秒為單位）

Np = 跨越視野的像素?cái)?shù)

光虎視覺認(rèn)為，在大多數(shù)情況下，產(chǎn)生超過1個(gè)像素的拖影時(shí)，模糊就會(huì)成為一個(gè)問題。在精密測量中，即使是1個(gè)像素的模糊也可能太多，需要使用更快的曝光時(shí)間。

【來源：光虎視覺內(nèi)部培訓(xùn)資料】