📚 课程目录第1章线扫相机成像原理与选型

一、线扫相机成像原理与选型

做机器视觉这些年，我接触过不少项目。说实话，线扫相机和面阵相机的选择，往往是第一个坑。很多人觉得线扫就是面阵的“拉长版”，其实完全不是一回事。

面阵相机像人眼——一次拍一张完整的二维图像。线扫相机呢？它只有一行像素，靠物体运动来“拼”出一幅图。我刚开始接触线扫时，总觉得它效率低，后来才发现，在特定场景下，它才是唯一解。

关键判断标准：如果被测物体是连续运动的（比如卷材、PCB流水线），或者需要超高行方向分辨率，线扫是唯一选择。面阵相机拍大幅面，要么分辨率不够，要么畸变太大。

线扫相机的成像模型其实不复杂。你可以想象成：相机固定，物体匀速通过视野。每触发一次，相机采集一行数据。行与行之间靠编码器或脉冲信号同步。

这里有个关键参数——行频。行频决定了每秒能采多少行。我见过有人把行频设得太高，结果图像被拉长；设得太低，又被压缩。为什么会这样？因为行频和运动速度必须匹配。

# 行频与运动速度匹配公式
行频 (Hz) = 运动速度 (mm/s) / 行方向分辨率 (mm/pixel)

# 举个例子
物体速度 = 500 mm/s
行方向分辨率 = 0.05 mm/pixel
行频 = 500 / 0.05 = 10,000 Hz (10 kHz)

我的习惯：选型时先算行频，再反推相机是否支持。别等装上了才发现行频不够，那会非常被动。

这个争论在面阵领域已经基本尘埃落定——CMOS是主流。但在线扫领域，情况有点不一样。

我个人建议：如果项目对图像均匀性要求极高（比如表面缺陷检测），优先考虑CCD。如果追求速度和性价比，CMOS更合适。

避坑指南：我曾经在一个项目中选了CMOS线扫，结果发现行与行之间有明显的亮度波动。后来加了平场校正才解决。如果你选CMOS，一定要确认相机是否支持实时校正。

分辨率和行频是线扫选型的核心。它们互相制约——分辨率越高，行频通常越低。

选型步骤我一般这么走：

注意：行频不是越高越好。行频太高，曝光时间就短，对光源要求急剧上升。我见过有人为了追求行频，把光源功率加到冒烟——得不偿失。

线扫相机的镜头和光源匹配，比面阵讲究得多。

镜头方面：

光源方面：

我的经验：光源和镜头的匹配，我建议在实验室先搭个简易平台验证。别等上了产线才发现光照不均匀，那时候改起来成本太高。