高速工業(yè)相機(jī)常見曝光方式：全局曝光和卷簾曝光

了解快門是高速工業(yè)相機(jī)中的一個(gè)重要的組成部分，它的組成結(jié)構(gòu)、形式和功能是衡量照相機(jī)檔次的一個(gè)重要的因素。

常見的電子快門的方式是全局快門和卷簾式快門兩種，全局快門是通過整幅圖片再同一時(shí)間曝光實(shí)現(xiàn)的。

傳感器的所有像素點(diǎn)同時(shí)收集光線，同時(shí)曝光。當(dāng)?shù)搅祟A(yù)設(shè)的曝光時(shí)間，傳感器會(huì)停止收集光線，并且將曝光圖像轉(zhuǎn)成電子圖像。

在這個(gè)過程當(dāng)中，并沒有實(shí)際意義上的快門存在，當(dāng)曝光開始的時(shí)候，傳感器開始收集光線，在曝光結(jié)束的時(shí)候，光線收集電路會(huì)被切斷，傳感器讀出值就成為一副圖片。而卷簾式快門和全局快門有所不同，它是通過控制芯片逐行曝光的方式實(shí)現(xiàn)的。卷簾式快門也沒有實(shí)際意義上的快門，而是通過通斷電來控制傳感器，使其不同部分在不同的時(shí)間下對光的敏感度不同。

逐行進(jìn)行曝光，直到所有像素點(diǎn)都被曝光，當(dāng)然了，所有的動(dòng)作在很短的時(shí)間內(nèi)完成，一般情況為1/48至1/60秒。需要注意的是，卷簾式快門采用的是逐行曝光的方式，如果物體或者攝像頭在拍攝期間處于快速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，拍攝的結(jié)果就可能會(huì)出現(xiàn)“傾斜”、“搖擺不定”或者“部分曝光”等任意一種情況。

卷簾式快門是逐行順序曝光，所以不適合運(yùn)動(dòng)物體的拍攝。當(dāng)采用全局快門方式曝光時(shí)，所有像素在同一時(shí)刻曝光，類似于將運(yùn)動(dòng)物體凍結(jié)了，所以適合拍攝快速運(yùn)動(dòng)的物體。

但是全局快門可能會(huì)出現(xiàn)像糊現(xiàn)象。像糊現(xiàn)象的出現(xiàn)與否取決于曝光時(shí)間的長短。如果曝光時(shí)間太長且物體移動(dòng)太快，則將出現(xiàn)像糊現(xiàn)象；如果曝光時(shí)間很短，就像移動(dòng)的物體瞬間凍結(jié)一樣，就幾乎沒有像糊現(xiàn)象。

一般來講，CCD高速工業(yè)相機(jī)是全局曝光，而CMOS工業(yè)控制相機(jī)存在全局曝光也存在卷簾曝光。

今天，小編主要帶大家詳細(xì)了解下全局曝光和卷簾曝光都有哪些區(qū)別？

全局曝光：高速工業(yè)相機(jī)的全局曝光十分容易理解，，就是說光圈打開以后，整個(gè)芯片像同時(shí)曝光。傳感器的所有像素同時(shí)收集光并且同時(shí)曝光。

在曝光開始時(shí)，傳感器開始收集光線;在曝光結(jié)束時(shí)，光線收集電路被切斷。然后將傳感器值讀出為圖片。因此，曝光時(shí)間與機(jī)械的開關(guān)速度有關(guān)。既然跟機(jī)械運(yùn)動(dòng)有關(guān)，理論上全局曝光的曝光時(shí)間非常少。

卷簾曝光：是CMOS開始曝光的時(shí)候，感光元件是從頭一行、第二行、第三行...這樣按照一定順序進(jìn)行光線感測，一直到整片感光組件從上到下每一行都曝光自己完成工作為止，也就是不同行像元的曝光間是不同的。

在該曝光模式中，當(dāng)光圈打開后，存在具有一定間隔的卷簾，以控制傳感器的曝光時(shí)間。因此，曝光時(shí)間的長短完全取決于卷簾的開口的大小和卷簾的運(yùn)動(dòng)速度。也就是說，卷簾移動(dòng)越快，卷簾的間距就越小，傳感器的曝光時(shí)間就越小，卷簾曝光模式有更小的曝光時(shí)間。

但是卷簾曝光整體曝光時(shí)間較長，另外在拍照時(shí)，如果左右高速工業(yè)相機(jī)晃動(dòng)或者拍攝快速移動(dòng)的物體，會(huì)看到畫面頂部和底部曝光時(shí)間不同導(dǎo)致的果凍現(xiàn)象。

如果被拍攝一個(gè)物體相對于相機(jī)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)。用全局曝光方式可以拍攝，如果曝光時(shí)間過長，照片會(huì)產(chǎn)生像糊現(xiàn)象。像糊現(xiàn)象已經(jīng)出現(xiàn)問題與否主要取決于曝光時(shí)間的長短，假如曝光時(shí)間很短，類似于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物體在瞬間被凍結(jié)了，則少有像糊。

兩者的優(yōu)缺點(diǎn)

(1)全局曝光的優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)曝光所有像素點(diǎn)。缺點(diǎn)是曝光時(shí)間有限，并且存在機(jī)械非常小的曝光時(shí)間。全局曝光時(shí)間較短，不僅可以提高效率，而且可以消除圖像果凍現(xiàn)象的問題。

（2）高速工業(yè)相機(jī)卷簾曝光的優(yōu)點(diǎn)是具有更小的曝光時(shí)間。缺點(diǎn)是由于逐行的是在不同時(shí)間進(jìn)行曝光取像，如果圖像運(yùn)動(dòng)的，則會(huì)存在明顯的拖影。因此，卷簾曝光不適合拍攝運(yùn)動(dòng)的物體。

高速工業(yè)相機(jī)通常用于機(jī)器視覺檢測，在高速運(yùn)行中的產(chǎn)線對物體進(jìn)行精密的定位、測量和缺陷判定。此外，憑借著瞬時(shí)高分辨率拍攝的特點(diǎn)，高速工業(yè)相機(jī)在運(yùn)動(dòng)拍攝、流體研究、高速碰撞甚至是爆炸場景也都有獨(dú)特應(yīng)用優(yōu)勢。

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