机器视觉系统之工业镜头介绍
机器视觉系统中，镜头相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的光敏面阵上。视觉系统处理的所有图像信息均通过镜头得到，镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。一旦信息在成像系统有严重损失，在后面的环节中试图恢复是非常困难的。合理选择镜头、设计成像光路是视觉系统的关键技术之一。
镜头的种类繁多，从焦距上分类，可以分为短焦距、中焦距、长焦距和变焦距镜头；从视场的大小分类，可以分为广角、标准、远摄镜头；从结构上分类，还可以分为固定光圈定焦镜头、手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动光圈电动变焦镜头、电动三可变镜头（光圈、焦距、聚焦这三者均可）等类型。
镜头成像或多或少会存在畸变。较大的畸变会给视觉系统带来很大困扰，在成像设计时应对此有详细的考虑，包括选用畸变小的镜头，有效视场只取畸变较小的中心视场等。镜头另一个特性是其光谱特性，主要受镜头镀膜的干涉特性和材料的吸收特性影响。要求尽量做到镜头最高分辨率的光线应与照明波长、CCD器件接受波长相匹配，并使光学镜头对该波长的光线透过率尽可能提高。在成像系统中选用适当的滤光片可以达到一些特殊的效果。另外，成像光路的设计还需要重视各种杂散光的影响。
镜头也是电视监控中必不可少的部件，镜头与 CCD 工业相机配合，可以将远距离目标成像在工业相机的 CCD 靶面上，再通过它将光学成像系统所形成的光学图像转变成视频/数字信号。维视图像生产研发的工业镜头，采用超低失真设计，低畸变率，具有多种光学校正方式，最大限度的减少像差的发生，使其在空间频率数高的频带处也可维持较高的MTF值，对比度清晰度高，镜头坚固的机械设计，调节后的锁定装置，非常适合工厂自动化、机器视觉、图像处理等对画质要求非常高的场合，能配合百万像素以上1/3，1/2，2/3工业相机使用，广泛应用于工业安全监控，高精确测量、检测、识别等工业机器视觉和图像处理系统中。
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小编呕心整理：国内外主流GigE（千兆以太网）工业相机大全
图片来源：CEChina
作者 | 刘亚东
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GigE工业相机凭借其采用低廉的标准电缆就可以实现长距离高速高带宽传输的优势，在机器视觉领域大行其道，那么您真的了解GigE吗？目前有哪些GigE相机呢？请看小编的呕心整理！
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工业相机是机器视觉系统中的关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。选择合适的相机是机器视觉系统设计中的重要环节，GigE工业相机是运用GigE（千兆以太网通信协议）研发设计而成的相机，现受到非常广泛的使用，它究竟有什么特别之处?运用了什么原理?应广大读者需求，本文为大家甄选了常见的GigE工业相机产品，并进行了详解，快来看看吧！
首先，什么是GigE Vision？
随着大数据所覆盖的范围越来越广，视觉应用也在各个领域呈现出飞速拓展的趋势。2006年，美国自动化成像协会（AIA）推出了GigE Vision标准，该标准是基于千兆以太网通信协议开发的，经现有的以太网线实现快远距离速图像传输，能实时快速、高带宽地传输大型图像，传输速率达125MB/秒，传输距离达100米。
GigE Vision的安装简便性和高性能使其成为工业应用的理想选择，大多数主要工业视频硬件和软件供应商都开发了符合GigEVision标准的产品。而这些工业应用不仅对数据吞吐量、传输稳定性有着极高的要求，各种复杂、多变、恶劣的外部环境也是连接应用必须时时面对的挑战。
该标准是基于UDP协议，与普通网络数据包不同之处在于应用层协议，应用层协议采用GVCP（GigE Vision控制协议）和GVSP（GigE Vision流传输协议），分别用来对相机进行配置和数据流的传输。图像采集系统软件的实现就是基于这两种协议。
GigE工业相机的优势
GigE工业相机可以统一机器视觉产品中的几乎所有工业相机的协议，同时还容许其他组织在其基础上开发其他兼容的软件和硬件。目前，有很多产品都可以支持GigE Vision标准。
GigE Vision的优越性在于客户只要通过价格低廉的标准线缆，即使在长距离的情况下，也可以实现图像的快速传输功能。同时，即使对于截然不同的厂商，也可以在实现软件、硬件之间的交互操作，十分方便、快捷、舒心。另外，GigE相机可以实现高达1000Mb/秒的数据传输速率，这种速度极快，传输距离也可以高达100米，甚至更长。我们相信，不久的将来会达到更长。
对于用户来说，工业相机的选择不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等，同时也与整个系统的运行模式直接相关。而将相机采集图像进行传输，就需要通过相机的接口来实现，将图像数据传输到我们的设备上。千兆网（GigE）以高效、告诉、高性能的特点，成为目前工业数字相机中发展最快，同时也是最受广泛应用的数字接口，几乎可全面取代模拟设备的相机接口。其优势可见下表：
国内外GigE工业相机集锦
应读者朋友的强烈需求，今天为大家甄选了部分市场上常见的GigE工业相机，它们分别有什么特点、优势？适用于那些应用场景？快来看看吧。
01 海康机器人CS系列
海康机器人CS系列二代工业相机采用全新平台，拥有更强大的ISP功能。系列搭载Sony Pregius芯片，12-24V宽电压供电，工作温度-30~60℃。结构更灵活，四面皆可装，Sensor定位精度更高。CS系列相机引入了无损压缩算法，通过无损压缩，可最大化的利用网络传输带宽。以千兆网6百万像素相机为例，若使用无损压缩，压缩比率2，相机可运行到36fps。超千兆的带宽传输大幅提升了产品的应用范围。
CS相机集成了加密信息存储的功能，用户根据密钥信息，通过加密算法生成加密文件并烧录到相机中，使用时，SDK可从相机中解密出相关信息，上位机软件将读取的信息正确匹配后进行放行。本代产品还升级了ISP（图像信号处理）算法，可对用户采集到的图像进行如降噪、白平衡、色彩插值、3D LUT等的预处理。算力前移到相机端的设计，可大幅减轻用户PC端处理负荷。
02 保盟 VEXG系列千兆网接口相机
系EX系列产品。分辨率从VGA到1000万像素，ON Semiconductor传感器。全局和卷帘快门传感器帧率高达217fps。除此产品外，保盟LX系列的带ON Semiconductor PYTHON传感器的、带ams（CMOSIS）传感器相机、VCX系列的带Sony Pregius和STARVIS传感器的、VCX系列带ON Semiconductor PYTHON的相机也都支持GigE Vision接口。
03 大恒水星二代系列
大恒图像水星二代系列新增了多款千兆网相机，相机型号包括：MER2-231-41Gx、MER2-503-23Gx、MER2-2000-6Gx。其中MER2-503-23Gx和MER2-2000-6Gx两款相机的帧率比水星系列相机同sensor型号的相机具有更高的帧率，可以工作在更高的数据带宽下。此次新品中的MER2-503-23Gx增添了极小曝光模式，该模式可以支持对曝光时间1us～100us的设置，且调节的步长为1us，更大程度上满足高速运动物体抓拍的需求。
04 Allied Vision Prosilica GT GigE高分辨率工业相机
Prosilica GT是Allied Vision旗下的高分辨率GigE工业相机系列。2012年推出，现今Prosilica GT系列在原有基础上已经推出超过20款型号，分辨率高达3100万像素。Prosilica GT相机可在严酷、极端温度变化以及光线不断变化的环境条件下使用。这款相机由动作指令通过以太网触发，只需一根电缆，降低了系统成本。
该系列最近推出的Prosilica GT 4400/5400/6400三款新机型搭载索尼PregiusTM CMOS传感器，使高分辨率成像系统达到全新水准。在不同纵横比下分辨率高达3140万像素，同时可满足多功能高清成像应用对可靠性和设计灵活性的苛刻要求。此外，支持高分辨率大幅面传感器的TFL镜头接口可作为选件提供。
Prosilica GT相机的坚固设计能够保障相机在持续振动的条件下也可以长期稳定运行。此外其先进的散热设计也保证其对工作温度环境的适应性极高。目前，Prosilica GT相机已被运用在多个铁路接触网的检测系统中，节省了大量的人力成本之外，极大的提升了高速铁路交通的安全性。
05 凌华科技一体化AI智能相机
凌华科技的全新AI智能相机NEON-2000-JT2系列，同样支持GigE接口。该智能相机支持NVIDIA Jetson TX2 AI模块，采用一体化的设计，小巧的尺寸以及预先安装的视觉软件包，可以有效减少AI机器视觉应用开发和集成的复杂度。
NEON-2000-JT2有助于提高劳动密集型制造业的生产效率，如食品和饮料，带包装的消费品，农耕和农业等。NEON-2000-JT2在设计时考虑了易用性。具有AI功能的智能相机包括了传感器和GPU模块的集成，基于FPGA的数字I/O设计，预先安装的深度学习软件包，以及现成的示例代码可快速进行视觉应用程序的开发。安全性通过CE和FCC认证，并通过了冲击、振动和温度稳定性的验证测试。
06 SICK 2D 机器视觉picoCam2
picoCam2系列适用于Sensor Integration Machine(SIM)以支持复杂的图像处理任务。可运用于多相机应用，例如SIM上的多台相机。借助有源以太网，仅通过一根连接电缆进行简单运行，即使在狭小空间内也依然可靠，支持GigE Vision接口标准，通过预装配的电缆，在SIM上进行简单的即插即用安装。同样，SICK公司的2D机器视觉midiCam2也符合GigE Vision标准。
07 康耐视In-Sight 8000视觉系统
此系列以传统GigE视觉相机的紧凑外观设计，尺寸为35mm x 32mm x 76mm，所有型号均采用以太网供电（POE），可供集成到狭小的空间使用。提供一系列分辨率为30万~500万像素的单色和彩色视觉系统。
所有In-Sight 8000型号均配有In-Sight非线性校准工具，其安装角度可达45度。这些视觉系统非常适合安装在机器人的狭小空间内和生产线上难以触及的设备中。在配备PatMax RedLine后，In-Sight 8000系列可在不影响检测精确性的情况下缩短周期时间并提高吞吐量。In-Sight 8000系列视觉系统可使用In-Sight Explorer软件轻松配置。此外，还包含全新的脚本编写功能。
08 Basler ace2系列
Basler的新ace 2相机系列系第一代ace的升级系列。拥有两条产品线，分为ace 2 Basic和ace 2 Pro。24款相机型号采用Sony IMX392和IMX334芯片，分辨率介于230万像素到800万像素之间，帧速率可高达160fps。采用全新优化的硬件设计、背面配有状态LED、改良接口、可拆卸红外截止滤光片，以及耐用的M8接头。拥有升级的固件和硬件以及GigE或USB 3.0接口，产品易于操作和集成，并且兼容Basler的众多配件产品线，强大的计算机视觉功能包可满足标准视觉的需求。
09 奥普特SCI-M3智能相机
该产品拥有高性能多核处理器，高效可靠eMMC，支持光源控制。全铝合金外壳设计，强度高，散热性能好，工作温度范围-10℃~60℃，通过键鼠操作或SCI手持编程器操控，此外，奥普特的CC1200-GL-04、CNIR130-GM-04、CC600-GL-04等产品也均支持GigE接口。
以OPT-CC600-GL-04为例，千兆以太网接口，支持软件触发/硬件触发/自由运行等多种模式。支持锐度、降噪、伽马校正、查找表、黑电平校正、亮度和对比度等ISP功能，符合GigE Vision V2.0协议和GenICam标准，通过了CE、FCC、UL、RoHS认证。
10 凌云LBAS-GE120-10M
凌云的LBAS系列相机采用GigE Vision接口协议，稳定兼容主流第三方软件。可利用GeniCam同步协议来完成多相机同步拍摄，或者满足相机与外部设备检测的精准同步需求。分辨率覆盖30~2000万像素，小巧强大。同系列的LBAS-GE120-09C、LBAS-GE120-09M等也均采用GigE接口。
11 迈德威视GigE彩色工业相机系列
该系列支持POE供电，可保障100米远距离稳定传输。兼容vision标准，免驱直接支持Halcon、VisionPro等软件。像素从30万像素至2900万像素，CCD和CMOS；自带硬件图像处理加速，降低主机端CPU占用率。
支持多相机同时工作，数量不限制，可任意组网，与GIGE相机的SDK完全兼容，可无缝替换。拥有特有的数据包重传技术，保证数据可靠传输。其优良的SDK设计，像使用USB相机一样简单，可实现即插即用。支持外触发和闪光灯同步，多达七路GPIO，全部光电隔离。SDK支持32/64WINDOWS XP、WIN7、WIN8、WIN10系统、Linux和ARM Linux系统、Mac OS系统。
12 维视智造AVT MANTA系列工业相机
Microvision 的AVT Manta系列包括多款千兆网接口数字相机，面向各种低成本机器视觉应用。均内置可编程查找表及先进的颜色校正算法。Manta系列采用模块化设计，可根据用户需求进行定制或提供板级产品。功能广泛，包括多相机同步和动作指令，提供近红外（NIR）模式，工作温度范围+5°C~45°C，最大传感器尺寸1.1”。除此之外，AVT MAKO系列、MV-HS系列、MV-UG系列工业相机均有GIgE接口。
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