線掃相機(jī)如何提高行頻
做工業(yè)視覺、動(dòng)態(tài)拍攝的朋友,估計(jì)都被線掃相機(jī)的行頻問題困擾過——行頻說白了就是相機(jī)每秒能掃描多少條線,行頻不夠,拍出來的視頻要么拖沓卡頓,要么滿屏條紋,不管是拍高速移動(dòng)的物體,還是做精準(zhǔn)檢測,都特別影響效率。
我剛開始用線掃相機(jī)的時(shí)候,也陷入過一個(gè)誤區(qū):覺得行頻上不去,就只能換更貴的相機(jī)。后來踩了不少坑,試了各種方法才發(fā)現(xiàn),其實(shí)很多時(shí)候不用花大價(jià)錢,甚至零成本就能解決問題。今天就把我親測有效的方法,從頭到尾梳理一遍,不管是新手還是有一定經(jīng)驗(yàn)的朋友,都能直接照著操作。
先給大家交個(gè)底:提升行頻不用一步到位,優(yōu)先試調(diào)整曝光參數(shù)、優(yōu)化光源、改善相機(jī)設(shè)置這三個(gè)低成本甚至零成本的方法,等這些都試遍了,行頻還是達(dá)不到需求,再考慮升級硬件,這樣既省錢又不繞彎路。
調(diào)整曝光參數(shù)(最易上手,優(yōu)先嘗試)
行頻和曝光時(shí)間的關(guān)聯(lián)特別密切,這也是我最早找到的突破口。簡單說,曝光時(shí)間越短,相機(jī)每次掃描一條線的時(shí)間就越短,行頻自然就能提上去。但這里有個(gè)關(guān)鍵,不能為了提行頻,把曝光時(shí)間調(diào)得太短——不然畫面會變得特別暗,甚至漆黑一片,連基本的拍攝細(xì)節(jié)都看不清,反而得不償失。
我的實(shí)操方法是,循序漸進(jìn)調(diào)短曝光時(shí)間。很多線掃相機(jī)里叫“曝光時(shí)間”,有些也叫“快門速度”,大家找到這個(gè)參數(shù)就好。比如我一開始設(shè)的是10ms,先改成5ms,拍幾張測試一下,看看畫面亮度能不能接受;如果沒問題,再試著調(diào)到3ms,一點(diǎn)點(diǎn)試探,直到找到“畫面清晰”和“行頻夠用”的平衡點(diǎn)。
這里有兩個(gè)小細(xì)節(jié),是我踩過坑總結(jié)出來的:一是曝光時(shí)間調(diào)得太短,畫面容易出現(xiàn)噪點(diǎn),甚至有“鬼影”,千萬不要一次性調(diào)到底,慢慢試才是關(guān)鍵;二是如果現(xiàn)場環(huán)境光線比較充足,可以適當(dāng)提高“增益”,這樣能在減少曝光時(shí)間的同時(shí),保證畫面亮度。但增益也不能調(diào)太高,太高會讓噪點(diǎn)變得特別明顯,新手可以先開啟相機(jī)的“自動(dòng)增益控制”功能,讓相機(jī)自動(dòng)調(diào)整,能避免手動(dòng)調(diào)錯(cuò)的麻煩。

優(yōu)化光源(最容易被忽略,效果卻很驚艷)
很多人提升行頻,只盯著相機(jī)本身,卻忽略了光源這個(gè)關(guān)鍵因素——其實(shí)光源不穩(wěn)定,哪怕相機(jī)行頻再高,拍出來的畫面也會有條紋、抖動(dòng),看起來就像行頻不夠用。我之前就遇到過這種情況,調(diào)了大半天曝光參數(shù),畫面的條紋還是消不掉,最后排查才發(fā)現(xiàn),是LED光源的驅(qū)動(dòng)器出了問題,導(dǎo)致光源頻閃。
分享兩個(gè)我親測有效的光源優(yōu)化技巧:第一,保證光源均勻,避免明暗交界處出現(xiàn)條紋。大家可以試著調(diào)整光源的角度,或者加一個(gè)補(bǔ)光燈,讓光線均勻覆蓋整個(gè)拍攝區(qū)域,不要留死角;第二,檢查光源的穩(wěn)定性,如果用的是LED光源,一定要看看驅(qū)動(dòng)器是不是正常工作,有些劣質(zhì)驅(qū)動(dòng)器會出現(xiàn)頻閃,直接影響行頻表現(xiàn),換一個(gè)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)器,就能解決這個(gè)問題。
另外,光源的亮度也要把控好。光線太暗,相機(jī)就需要更長的曝光時(shí)間,行頻自然上不去;可以適當(dāng)增加光源功率,或者縮短鏡頭和拍攝物體的距離,提升光線強(qiáng)度。但也要注意,光線太亮?xí)?dǎo)致畫面過曝,丟失細(xì)節(jié),所以也要慢慢調(diào)整,找到合適的亮度。
改善相機(jī)設(shè)置(挖掘相機(jī)潛力,不用額外花錢)
很多時(shí)候,行頻上不去,不是相機(jī)本身不行,而是我們沒有調(diào)好設(shè)置,浪費(fèi)了相機(jī)的潛力。我總結(jié)了兩個(gè)最關(guān)鍵的設(shè)置,大家可以直接對照調(diào)整,不用花一分錢,就能大概率提升行頻。
第一個(gè)是“數(shù)據(jù)率”(有些相機(jī)叫“幀率”)。如果數(shù)據(jù)率設(shè)得太低,相機(jī)掃描的數(shù)據(jù)傳輸不及時(shí),行頻就會被限制住。大家可以試著提高數(shù)據(jù)率,看看行頻有沒有改善,但要注意,數(shù)據(jù)率越高,對電腦的處理能力要求也越高,如果調(diào)整后電腦反應(yīng)變慢,大概率是數(shù)據(jù)處理跟不上,后續(xù)可以考慮給電腦升級。
第二個(gè)是“掃描模式”。大部分線掃相機(jī)都有“連續(xù)掃描”和“單次掃描”兩種模式,連續(xù)掃描的行頻通常更高,適合拍攝動(dòng)態(tài)物體;單次掃描雖然行頻稍低,但畫面更穩(wěn)定,適合拍攝靜態(tài)物體。大家可以根據(jù)自己的實(shí)際需求選擇,比如我平時(shí)做動(dòng)態(tài)檢測,切換到連續(xù)掃描模式后,行頻直接提升了不少,效果很明顯。
升級硬件(最后選擇,按需入手不浪費(fèi))
如果以上三種方法都試遍了,行頻還是達(dá)不到你的使用需求,那就只能考慮升級硬件了。但升級不一定要直接換相機(jī),先看看電腦和輔助設(shè)備能不能升級,性價(jià)比會更高。
首先,考慮升級電腦。如果電腦配置太低,處理不了高行頻的數(shù)據(jù),哪怕相機(jī)行頻再高,也會出現(xiàn)卡頓、拖影的情況。我之前把電腦的機(jī)械硬盤換成了固態(tài)硬盤,CPU換成了Intel i7.處理速度明顯提升,行頻也跟著穩(wěn)定了不少;如果是專業(yè)場景,比如高精度檢測,還可以搭配NVIDIA Quadro或RTX系列顯卡,效果會更好。
其次,再考慮換相機(jī)。現(xiàn)在很多工業(yè)線掃相機(jī)的行頻能做到幾千甚至上萬赫茲,比老型號強(qiáng)很多,但成本不低,大家一定要結(jié)合自己的實(shí)際需求選擇,不要盲目追求高行頻,避免浪費(fèi)。
如果是專業(yè)級應(yīng)用,比如高精度醫(yī)療影像、高速動(dòng)態(tài)檢測,可以考慮加一塊帶FPGA的工控機(jī),F(xiàn)PGA能加速數(shù)據(jù)處理,專門適配高行頻場景,但成本較高,普通用戶沒必要入手。
其他實(shí)操小技巧(錦上添花,按需嘗試)
除了以上四種方法,還有兩個(gè)小技巧,大家可以根據(jù)自己的場景嘗試,能進(jìn)一步提升行頻:一是減少圖像分辨率,分辨率降低后,相機(jī)掃描的數(shù)據(jù)量會減少,行頻可能會有所提升,但畫面質(zhì)量會下降,一定要確認(rèn)自己的應(yīng)用場景能接受;二是開啟相機(jī)的“高速模式”或“優(yōu)化模式”,很多相機(jī)都有這個(gè)功能,開啟后相機(jī)會自動(dòng)優(yōu)化參數(shù),提升行頻,不過效果因相機(jī)型號而異,大家可以自己測試一下。
補(bǔ)充:行頻到底有多重要?(結(jié)合實(shí)際場景說清楚)
很多朋友可能會問,沒必要非要追求高行頻吧?其實(shí)行頻的重要性,完全取決于你的使用場景。如果只是拍攝靜態(tài)物體,行頻低一點(diǎn)也沒關(guān)系,只要畫面清晰就好;但如果拍攝汽車、無人機(jī)等動(dòng)態(tài)物體,或者做醫(yī)療影像、機(jī)器視覺檢測,行頻不夠就會出現(xiàn)拖影、卡頓,甚至影響檢測精度,這時(shí)候提升行頻就很有必要了。
最后總結(jié)(干貨提煉,方便記憶)
其實(shí)提升線掃相機(jī)行頻的思路很簡單:先零成本調(diào)整(曝光參數(shù)、相機(jī)設(shè)置),再低成本優(yōu)化(光源),最后按需升級硬件。每一步都要慢慢試,不用急于求成,很多問題其實(shí)不用花大價(jià)錢就能解決。
我自己就是這樣一步步試過來的,從一開始的行頻不足、畫面卡頓,到現(xiàn)在能穩(wěn)定滿足工作需求,踩了不少坑,也總結(jié)了這些實(shí)用技巧。希望大家能少走彎路,快速把線掃相機(jī)的行頻提上去,提高工作效率~
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