曝光時間對成像質(zhì)量的影響

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

曝光時間或快門速度是讓光線落在圖像傳感器上的時間。曝光時間越長，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，例如攝影相機中的 1/60、1/125、1/1000秒。在工業(yè)相機中，曝光時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)物體相對于傳感器移動并在曝光時間內(nèi)移動跨越2個或更多像素時所得到的。

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

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

根據(jù)應(yīng)用場景的不同，圖像處理可能對模糊敏感，也可能不敏感。例如，假設(shè)相機橫向上的分辨率為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1個像素，則在傳感器上呈現(xiàn)出來的圖像就整體偏移了1個像素，這就是“像素模糊”。

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

根據(jù)應(yīng)用場景的不同，圖像處理可能對模糊敏感，也可能不敏感。例如，假設(shè)相機橫向上的分辨率為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1個像素，則在傳感器上呈現(xiàn)出來的圖像就整體偏移了1個像素，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。要計算合適的曝光時間，需要注意以下幾點：

l 以像素為單位的相機分辨率（沿行進方向）

l 視野（FOV）

l 物體的速度

l 曝光時間

然后，就可以使用以下公式計算對象在曝光期間將移動多少像素：

B = Vp * Te * Np / FOV

B = 以像素為單位的模糊

Vp = 物體的速度

FOV = 運動方向的視野

Te = 曝光時間（以秒為單位）

Np = 跨越視野的像素數(shù)

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

【來源：光虎視覺內(nèi)部培訓(xùn)資料】