4. 图像采集与相机设置

在 CV-X 系统中，图像采集是整条检测链路的源头。相机设置的目标不是把画面调得“好看”，而是让被测特征在灰度、对比度、边缘锐度和稳定性上满足算法要求。同一颗工件，曝光时间从 200 μs 改到 2 ms，边缘位置可能偏移数个像素；增益从 0 dB 提到 12 dB，暗部细节虽然变亮，但随机噪声也会同步放大。理解曝光、增益、触发、白平衡与采集参数之间的耦合关系，是后续稳定检测的前提。

曝光与增益：亮度调节的两个旋钮，代价不同

曝光时间决定传感器感光时长，增益决定感光信号在读出后的放大倍数。两者都能提升图像亮度，但物理本质不同：延长曝光时间增加的是真实光子积累，信噪比基本不变；提高增益放大的是已有信号，噪声同样被放大。因此在 CV-X 中应遵循“先曝光、后增益”的原则——优先用曝光时间把目标灰度推到合适区间，增益只作为补光不足时的有限补偿，通常控制在 0～6 dB，超过 12 dB 需谨慎评估噪声对边缘检测的影响。

以检测金属件表面划痕为例：若划痕与背景灰度差只有 15 个灰度级，曝光不足时两者都落在暗区，差异被压缩到 5 级以下，边缘工具可能无法稳定提取。此时应延长曝光，使背景灰度落在 100～150 之间，划痕与背景的对比度随之展开。判断曝光是否合适的依据不是“看起来亮”，而是目标区域灰度直方图是否落在传感器线性响应区，且不出现 255 饱和或 0 死黑。

触发模式：决定“何时拍”的时序基础

触发模式解决的是采集时刻与工件位置的对应关系。CV-X 常见模式包括内部触发（自由运行）、外部触发（传感器/PLC 给出信号）和编码器触发。内部触发适合静态或连续观察场景；外部触发适合工件到达固定位置后拍摄；编码器触发则用于传送带连续运动场景，按位移等间隔采集，避免速度波动导致的位置漂移。

外部触发需要关注三个时序参数：触发延迟、曝光开始时刻和触发滤波。若光电传感器安装在相机上游 80 mm，传送带速度 200 mm/s，则从触发到工件进入视野中心的理论时间为 400 ms，需在 CV-X 中设置对应的触发延迟，否则拍到的工件会偏出视野。触发滤波用于抑制传感器抖动或反光误触发，通常设置 1～5 ms，但滤波过大会漏掉高速通过的工件。

白平衡与采集参数：颜色一致性与信号质量

白平衡影响彩色相机对 R、G、B 三通道的增益分配。若白平衡偏移，同一颜色在不同批次图像中会呈现不同色相，直接影响颜色检测工具的阈值判断。CV-X 提供一键白平衡和手动 RGB 增益调节。实操中应使用与工件同光源条件下的白色基准板进行校准，校准后锁定参数，避免自动白平衡在运行中随画面内容漂移。

采集参数还包括快门类型、像素格式和传输增益。卷帘快门在运动拍摄时会产生果冻效应，全局快门更适合运动工件；像素格式影响灰度精度与传输带宽；传输增益用于补偿长线缆或接口衰减。这些参数共同决定进入 CV-X 图像处理器的原始信号质量。

参数协同：不要孤立调一个旋钮

实际调试中，曝光、增益、触发延迟和白平衡往往需要联合调整。一个可复用的流程是：先固定光源和工件位置，用内部触发观察静态图像，调曝光使目标灰度进入 80～180 区间；若仍偏暗再小幅加增益，同时观察噪声是否影响边缘；然后切换到外部触发，用示波器或 CV-X 的触发监视功能确认触发时刻与曝光窗口对齐；最后用白色基准板校准白平衡并锁定。每一步只改一个参数，改完立即用同一工件的图像对比灰度直方图和边缘位置，避免多参数同时变动导致无法定位问题。

采集参数检查清单

完成上述设置后，建议保存为一组相机参数文件，并在换型或换线时直接调用。CV-X 支持多组参数切换，配合外部触发选择信号，可在同一产线上快速切换不同产品的采集配置。采集稳定后，再进入下一步的检测工具配置，才能保证后续定位、测量和判断建立在可靠的图像基础上。