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Hardware para Visão Computacional

Alessandro L. KoerichAlceu de Souza Britto Jr.

InviSys Sistemas de Visão Computacional LtdaPrograma de Pós-Graduação em Informática (PPGIa–PUCPR)

Seminário TVGlobo EngenhariaSão Paulo, SP

Hardware para Visão Computacional Abril/2007 [email protected]

Agenda

• Introdução a Visão Computacional• Câmeras CMOS e CCD• Câmeras Inteligentes• Interfaces Câmera–PC: Analógica, Firewire

1394a e 1394b, GigE, Câmera Link, USB 2.0• Iluminação• Lentes

Introdução a Visão Computacional


O Que é Visão Computacional?

• Para indústria– Uso de dispositivos óticos para receber e interpretar

automaticamente uma imagem de uma cena real para obter informações e/ou controlar máquinas ou processos.

• Para academia– É um ramo da ciência da computação cujo objetivo é

modelar o mundo real ou reconhecer objetos em imagens digitais. Estas imagens podem ser adquiridas usando vídeo, câmeras infra-vermelhas, radares, ou sensores especializados.


Visão Computacional X Humanos?

• Visão computacional pode ser vista como uma substituta do sentido visual humano e da capacidade de julgamento com uma câmera de vídeo e um computador para realizar una tarefa.

• Porém, a visão humana é falível!


Tarefas para Visão Computacional

• Na indústria– Inspecionar, medir, contar, identificar, verificar,

localizar, comparar, classificar, ler, controlar, monitorar, reconhecer.

– Ambiente controlado, pouca variabilidade

• Na academia– Classificar, reconhecer– Ambiente irrestrito, alta variabilidade


Estado da Tecnologia de Visão

• Ainda é considerada difícil, pois:– Não é bem entendida– Necessita de conhecimento multidisciplinar– Mais abstrata do que física– Cada aplicação precisa ser customizada. Não existe

um solução genérica.


Como Funcionam os Sistemas de VC?

• Capturar uma imagem• Analisar a imagem• Fazer algo com os resultados

Iluminação

câmerase

lentes

Placa de Captura

Sensor de Presença

Computador


Hardware para VC

Computador

Iluminação Câmera

Placa de Captura Interface com aAplicação

Lentes

Câmeras para VisãoComputacional


Tipos de Câmeras

• Quanto ao tipo de sensor:– CCD– CMOS– Outros

• Quanto ao tipo de sinal:– Analógico– Digital

• Quanto a interface:– Analógica (RS-170, NTSC, etc.)– Digital (USB, Firewire, GigE, CL)


Tipos de Câmeras

• Quanto a cor:– Monocromática (níveis de cinza)– Colorida (1 sensor)– Colorida (3 sensores)

• Quanto ao formato do sensor:– Area Scan– Line Scan

• Quanto ao tipo de varredura:– Progressive Scan– Interlaced Scan


Eletrônica

• O sensor bem como outros componentes eletrônicos têm um papel importante na performance de um sistema de visão computacional.


Charge-Coupled Devices (CCDs)

• São os sensores mais utilizados em aplicações de visão computacional.

• A câmera CCD contém um chip de silício que consiste de uma matriz de elementos sensíveis a luz, chamados pixels.

• Adicionalmente, CCDs têm uma faixa dinâmica impressionante e levam a uma relação altamente linear entre a energia de entrada e o sinal de saída, tornando-os ideais para metrologia.


Pixels CCD

• Quando a luz atinge um chip CCD, ela écoletada por uma matriz de pequenos elementos chamados pixels CCD.

• A imagem é dividida nestes pequenos pixelsCCD discretos. A informação destes elementos é coletada, organizada e transferida para um computador ou monitor.

.


Pixels CCD

• Pixels assimétricos levam a uma resolução horizontal maior do que a vertical.

• Câmeras CCD analógicas geralmente possuem a mesma resolução vertical. Por esta razão, o padrão da indústria é especificar resolução em termos da resolução horizontal.

• Câmeras digitais não são limitadas pela largura de banda vertical e podem ter pixels quadrados ou retangulares.


Dimensão do Sensor

• O tamanho da área ativa do sensor é importante na determinação do campo de visão.

• Dada uma ampliação primária fixa (devido as lentes), sensores maiores levam a campos de visão maiores. Existem vários tamanhos de CCDs:


Câmeras CCD

• A melhoria da tecnologia de sensores CMOS traz uma performance próxima dos sensores CCD. Permite alta resolução e alta velocidade sem aumento na dissipação de potência.


Comparativo CCD x CMOS


Comparativo CCD x CMOS


Formatos Analógicos

• Padrões analógicos incluem:– Composto (NTSC/PAL, EIA/CCIR),– Y-C (S-Video),– RGB.

• Destes, os sinais NTSC (PAL/RS-170A/Color) e EIA (CCIR/RS-170/Monochrome) são os mais comuns e acomodam a maioria das aplicações.

• Sinais Y-C e RGB fornecem imagem de qualidade superior separando a informação de cor em canais discretos.

• Câmeras analógicas devem ser conectadas em hardware de aquisição para captura de imagens.


Formatos Digitais

• Os formatos digitais:– CameraLink™– IEEE-1394 (Firewire).– GigE– Outros formatos incluem RS-422 e RS-644.

• Câmeras digitais necessitam de um computador para mostrar as imagens em um dispositivo de saída.


Câmeras Analógicas X Digitais

• O chip CCD é um componente analógico significando que “valores” de pixel são coletados por meio de amostragem (entrelaçada ou progressiva).

• O processador de sinal e codificador converte esta informação em sinal analógico.

• Em câmeras digitais, digitalização ocorre a medida que o sinal é coletado pelo chip. Uma vez digitalizado, processamento e melhoramento de imagem podem ser feitos com poucas perdas ao sinal.


Digital vs. Analógico

Digital1. Variedade de sensores para alta

velocidade ou alta resolução

2. Computador necessário para mostrar o sinal

3. Placa de captura necessária para saída CL

4. Saída Progressive Scan

5. Pouca perda de sinal no processamento

Analógica1. Tipicamente baixa resolução;

saída a 30qps

2. Computador / placa de captura pode ser usada para digitalização

3. Suscetível a ruído/ interferências que causam perda do sinal

4. Saída geralmente entrelaçada

5. Sinal formato NTSC / EIA


Câmeras Digitais vs. AnalógicasDigital

1. Geralmente câmeras maiores

2. A resolução vertical não é limitada, portanto, câmeras digitais podem ter maior resolução.

3. Sem limitação de banda, oferecem um número maior de pixels e sensores CCDs maiores, resultando em resolução maior.

4. Computador e placa de captura necessários para mostrar o sinal.

5. O sinal pode ser comprimido e transmitido sem perdas.

6. Têm geralmente pixels quadrados para resolução horizontal e vertical idênticas.

7. O sinal de saída é digital, portanto pouca perda de sinal ocorre durante o processamento do sinal.

Analógica

1. Tamanho geralmente menor.

2. Resolução vertical é limitada pela largura de banda do sinal analógico.

3. Sensores são geralmente de tamanho padrão.

4. Computadores / placas de captura podem ser usadas para digitalização mas não são necessárias para mostrar o sinal.

5. Impressão e gravação analógica pode ser facilmente incorporada ao sistema.

6. Geralmente têm pixels retangulares.

7. Sinais analógicos são susceptíveis a ruído e interferência que causam perdas no sinal.


Monocromático vs. Colorido

Monocromático

•Sensor único fornece imagens em nível de cinza• Resolução 10% mais alta do que câmeras coloridas de sensor único • Melhor relação sinal/ruído; contraste superior• Sensibilidade a baixa iluminação aumentada.• Ideal para aplicações de medição

Colorido (1 Sensor)

• Usa filtro de cor Bayer RGB (Tipicamente) • Baixo custo• Resolução inferior (mais pixels necessários para reconhecer cor)• Cabeamento padrão• Facilmente integrada a sistemas.

Colorido (3 Sensores)

• Utiliza um prisma para dividir luz branca em três diferentes sensores• Mais caro• Melhor resolução de cor• Sensibilidade mais baixa• Escolha de lentes menor.


Câmeras CCD Coloridas

• O chip CCD é baseado em um efeito fotoelétrico e como resultado, não pode distinguir entre cores.

• Existem dois tipos de câmeras CCD coloridas: – chip único.– três chips (R, G, B).


Câmeras CCD Coloridas


Número de Pixels

• Câmera digital CCD que tem 1392H x 1040V pixels em um sensor 6.5H x 4.4V (mm).

• Uma interpretação simples desta especificação é imaginar o campo de visão sendo dividido em 1392 x 1040 partes.

• O detalhe mínimo identificável são 2 destas partes.

• Não leva em conta a performance das lentes.


Linhas de TV

• Em CCDs analógicos, a especificação “Linhas de TV” égeralmente usada para avaliar resolução.

• A especificação “Linhas de TV", ou "TVL" é uma unidade de resolução baseada em uma barra alvo com linhas igualmente espaçadas.

• Se o alvo é estendido de modo que ele cubra o campo de visão, o número de linhas de TV é calculado somando todas as linhas resultantes e espaços.

• Existem também um fator de normalização usado no calculo do valor da Linhas de TV horizontal baseado na razão de aspecto 4:3 dos chips.


Profundidade do Pixel

• Geralmente referido como escala de cinzas ou faixa dinâmica de uma câmera CCD, representa o número de níveis de cinza na imagem.

• Está ligada a uma quantidade mínima de contraste detectável por um sensor CCD.

• Várias câmeras fornecem 8 bits (256 níveis de cinza). Outros modelos operam em 10 bits (1024 níveis de cinza).


Relação Sinal Ruído (SNR)

• A relação sinal ruído (SNR) está diretamente ligada a faixa dinâmica da câmera.

• Altas SNRs levam um alto número de passos na escala de cinzas (alto contraste) mostrados pela câmera. Em sistemas analógicos a SNR é expressa em dB e em bits em sistemas digitais.

• Em geral, 6dB de SNR analógico é convertido para 1-bit quando digitalizado. Para câmeras digitais ou analógicas, X bits corresponde a 2X níveis de cinza (i.e. câmeras de 8 bits têm 28 ou 256 níveis de cinza).

• Existem duas fontes de ruídos em CCDs: imperfeições no chip que resultam em crosstalk e ruído térmico.


Sinal de Saída do CCD

• Existem poucos formatos para sinais de vídeo analógico.

• Nos Estados Unidos a Electronic Industries Association(EIA) definiu o sinal monocromático como RS-170. A versão em cores, definida como RS-170A, é mais conhecido por NTSC, que denota National TelevisionStandards Committee.

• Tanto RS-170 quanto NTSC são sinais compostos que significa que toda informação de cor e intensidade écombinado em um único sinal.


Saída do Sinal CCD

• Existem sinais componentes (Y-C e RGB) que separam crominância (cor) da luminância (intensidade da cor). CCIR é o padrão Europeu para monocromático enquanto PAL e SECAM são os padrões Europeus para cor.

• Câmeras digitais CCD ganham popularidade pois, ruído de transmissão, distorção ou outras degradações do sinal não afetam a informação sendo transmitida.

• Como o sinal de saída é digital, há pouca perda de informação na transmissão.


Ganho

• Os ajustes de ganho controlam a amplificação do sinal vindo do chip CCD.

• Deve ser observado que o sinal completo éamplificado, incluindo qualquer ruído de fundo associado.

• A maioria das câmera possuem um controle automático de ganho (autogain ou AGC) e algumas não permitem que o usuário desligue-o e faça o ajuste manual.


Gamma

• O controle gamma controla o nível de cinzas reproduzido na imagem. Uma imagem com gamma unitário indica que o CCD está reproduzindo precisamente os níveis de cinza do objeto (resposta linear).

• Gamma muito maior do que a unidade resulta em imagens com silhuetas, em branco e preto. Gammamuito menor do que a unidade gera uma imagem ligeiramente cinza.

• Gamma pode ser considerado com a habilidade de esticar um lado (ou o branco quanto o preto) da faixa dinâmica do pixel.


Captura da Imagem

• Parâmetros que influenciam a captura:– Objeto em movimento– Superfície do objeto– Iluminação– Tamanho– Distância


Formatos de Câmera Digital

• Area Scan– Relação típica 4:3 (H:V)– Sensores maiores– Aplicações de alta velocidade – Tempos de Shutter mais rápidos– Custo inferior a Line Scan– Ampla gama de aplicações– Fácil de ajustar



• Line Scan– O sensor é linear e de grandes dimensões– Aplicações de alta velocidade– Constrói a imagem, linha a linha– Objetos em movimento na frente do sensor– Ideal para capturar objetos largos– Alinhamento e sincronismo especial– Integração complexa / iluminação simples.



• Interlaced Scan– Sensores convencionais utilizam varredura

entrelaçada– Chip é dividido em dois campos (pares e

ímpares) – Varre as linhas ímpares (1,3,5…) e então as

pares (2,4,6…) – Estes campos são então integrados para produzir

um quadro completo– Ideal para aplicações de média/baixa velocidade– Borramento pode ocorrer em altas velocidades.– Por exemplo, a uma taxa de quadros de 30 qps,

cada campo leva 1/60 de segundo para ser lido.



• Progressive Scan– Varre sequencialmente (1,2,3,4…) – Todos os dados da imagem são gravados em uma

única exposição– Ideal para aplicações de alta velocidade– Cara– A saída da varredura progressiva não é padronizada,

portanto a escolha de hardware deve ser cuidadosa.


Entrelaçado X Varredura Progressiva

• Para a maioria das aplicações, varredura entrelaçada não causa problemas.

• Problemas podem aparecer em aplicações de alta velocidade pois no momento em que o segundo campo é varrido, o objeto já se moveu.

• Isto causa fantasmas ou borrões na imagem resultante.


Objetos em Movimento

Objetos duplicados

InterlacedScan

ProgressiveScan


Taxa de Quadros X Velocidade do Shutter

• Shutter = Obturador: dispositivo de uma câmera que regula o tempo de exposição (Exposure).

• A taxa de quadros indica o número de quadros completos (que pode consistir de dois campos) compostos em um segundo.

• Em aplicações de alta velocidade, pode ser benéfico escolher uma taxa de quadros mais rápida para capturar mais "imagens" do objeto enquanto ele se move.



• A velocidade do shutter corresponde ao “tempo de exposição” do chip CCD.

• O tempo de exposição controla a quantidade de luz incidente no chip.

• Super-exposição pode ser controlada pelo decréscimo da iluminação ou ganho da câmera, ou aumentando a velocidade do shutter.




Resolução e Contraste do CCD

• A resolução de uma câmera CCD pode ser especificada de diferentes maneiras:– Número de pixels– Linhas de TV– Função Modulação da Transferência (FMT)


Representação da Imagem

• As imagens são representadas por uma matriz com o nível de cor dos pixels


Parâmetros Fundamentais

• Um sistema de visão deve criar uma imagem com qualidade o suficiente para permitir a extração das informações desejadas.

• Note que o conceito “qualidade da imagem”varia de aplicação para aplicação.



• Existe uma variedade de fatores que contribuem para a qualidade da imagem:– Resolução– Contraste– Profundidade de campo– Erros de perspectiva– Erros geométricos (distorção).



Campo de Visão (FOV): A área visível do objeto sendo inspecionado. Porção do objeto que preenche o sensor da câmera.

Distância de trabalho (WD): a distância entre a frente das lentes e o objeto sendo inspecionado.

Resolução: O tamanho mínimo dos detalhes do objeto que podem ser distinguidos pelo sistema de imagem.

Profundidade do Campo (DOF): A máxima profundidade do objeto que pode ser mantida inteiramente em foco. Étambém a quantidade do objeto que pode ser movimentada mantendo-se uma quantidade de foco desejada.

Tamanho do Sensor: Tamanho da área ativa do sensor da câmera geralmente especificada na dimensão horizontal. Este parâmetro é importante na determinação da ampliação da lente necessária para obter um campo de visão desejado. A ampliação primária (PMAG) das lentes édefinida como a razão entre o tamanho do sensor e o campo de visão.



A fórmula a seguir calcula a ampliação primária: PMAG = Tamanho do Sensor (mm) / Campo de Visão (mm).

A ampliação primária das lentes (PMAG) é definida como a razão entre o tamanho do sensor e o campo de visão.



• Apesar de resolução e contraste de uma imagem poderem ser definidas individualmente, eles estão relacionados.

• Para determinar esta relação, é importante estudá-los primeiramente como elementos independentes.


Resolução e Contraste

Resolução é a quantidade de detalhes do objeto reproduzida pelo sistema de imagem.

Dois pixels da câmera CCD são necessários para cada par de linhas de resolução.

Resolução é uma medida da habilidade do sistema de imagem reproduzir detalhes de objetos. Uma imagem de baixa resolução é geralmente borrada e pobre em detalhes. A figura acima ilustra uma vista simplificada de dois quadrados reproduzidos sobre pixel da câmera CCD.


Profundidade do Campo

• A profundidade do campo (DOF) de uma lente é sua habilidade de manter uma imagem de qualidade desejada a medida que o objeto é posicionado mais próximo e mais longe do melhor foco.

• DOF também se aplica a objetos com profundidade, visto que lentes com alto DOF podem capturar o objeto inteiro claramente.

• A medida que o objeto é colocado mais perto ou mais longe da distância de trabalho, ele fica fora de foco e tanto a resolução quanto o contraste sofrem.


Distorção

• Distorção é um erro ótico (aberração) causado pelas lentes e que resulta em ampliações diferentes entre diferentes pontos da imagem

• Os pontos do objeto são mal posicionados na imagem em relação ao centro do campo.


Distorção

A distorção percentual écalculada pela seguinte fórmula:

% = (AD - PD / PD) x 100

onde: AD = Distância atualPD = Distância Predita


Erros de Perspectiva

• Erros de perspectiva, também chamado de paralaxe, faz parte da experiência humana diária.

• De fato, paralaxe é o que permite o cérebro interpretar o mundo 3-D.

• Esperamos que objetos mais próximos pareçam relativamente maiores que aqueles posicionados mais distantes.


Erros de Perspectiva


Exemplos de Câmeras Digitais


Câmeras Inteligentes

• Integram software e hardware para tratamento da imagem dentro da própria câmera.

• SmartCams

Computador

Câmera

Placa de Captura

SoftwareHardware para Visão Computacional Abril/2007 [email protected]


• Sensor CCD, processador, frame grabber, interface serial/ethernet/usb, entrada para triggers de alta velocidade, I/O para CLPs, memória RAM e cartões de memória SD.



Interfaces Câmera–PCAnalógica, Firewire 1394, GigE, CL, USB 2.0


Interfaces

• A medida que a resolução das câmeras torna-se maior, e taxa de quadros mais rápidas, a demanda por interfaces rápidas cresce.

• As escolhas óbvias são Gigabit Ethernet (GigE), CameraLink (CL). FireWire (a/b) e USB 2.0 não são rápidas o suficiente para aplicações high-end, especialmente com 12-bits por pixel.

• Em aplicações onde a distância ao processador é curta, FireWire e USB são as escolhas. Em sistemas dispersos em áreas amplas, GigE é a interconexão escolhida.


Interfaces

• A escolha depende da velocidade, sincronização e geografia. Somente GigE permite longas distâncias em cabos normais.

• Camera Link é mais rápido que qualquer outra interface. Somente CL inclui facilidades para real-time triggering.


Firewire 1394a

• Grande uso com periféricos multimídia como câmeras de vídeo digital, discos rígidos, impressoras.

• Esta integrado em Power Macs, iMac, eMacs, PowerBooks, iBooks, e iPod.

• Opera a até 400 Mbps (1394a) e 800 Mbps (1394b).

• É uma implementação independente de plataforma.

• Cabeamento simples, hot swapping.


Firewire 1394a

• Características:– Fácil de usar– Conectividade de baixo custo– Boa definição de padrão– Transferência robusta de imagem– Interface de software padronizado conhecido como

DCAM (IIDC) torna a integração fácil.


Camera Link

• Fácil integração câmera / frame grabber• Conectores, cabos, formato de dados e controle

de sinal padronizados.• Os chipsets Camera Link possuem altas taxas

de dados, perfeita para os requisitos de transmissão de imagens atuais e expansível para necessidades futuras.


Camera Link

• Camera Link é direcionada a requisitos de interface ponto-a-ponto e transferência de imagens absolutamente determinística.


Camera Link


Camera Link


Comparativo Interfaces Digitais



• Diversos parâmetros devem ser considerados na seleção de uma interface digital:– A taxa de transferência de dados afeta diretamente o

número de quadros por segundo que uma câmera écapaz de fornecer, como uma função da resolução da câmera e profundidade dos pixels.

• Os parâmetros mais importantes são apresentados no quadro a seguir.




Placa de Captura

• Muito processamento de imagem envolve o uso de computadores. Placas de captura permite transferir os sinais da câmera em um computador para análise.

• Para um sinal analógico (NTSC, PAL, YC, etc.), a placa contém um conversor analógico-digital (ADC) para digitalizar o sinal.

• Outras possibilitam a visão tempo-real do sinal. Pode-se capturar imagens e salvá-las para futura manipulação e impressão.


Placa de Captura


GigE

• GigE é se tornando um padrão de interface amplamente aceita, pois se baseia em uma tecnologia bem estabelecida com uma extensão clara para o futuro (10GigE).

• Contudo, dependerá também do balanço entre pré-processamento na câmera e processamento central em um computador dedicado com múltiplas câmeras.

Iluminação


Iluminação

• Uma iluminação não apropriada causa problemas de resolução e contraste.

• De fato, a qualidade desejada da imagem pode geralmente ser atingida melhorando a iluminação ao invés de modificar resolução, lentes e software.

• A intensidade de luz apropriada na imagem final depende diretamente da seleção dos componentes.


Iluminação

• Cada componente afeta a quantidade de luz incidente sobre o sensor e afeta portanto a qualidade da imagem

• A abertura (f/#) das lentes tem um impacto direto sobre a quantidade de luz incidente na câmera. A iluminação deve ser aumentada a medida em que a abertura das lentes é diminuída. (i.e. alto f/#).

• A sensibilidade mínima da câmera é também importante para determinar a mínima quantidade de luz necessária. Além disso, os ajustes da câmera CCD (ganho, velocidade do shutter, etc.) afetam a sensibilidade do sensor.


Iluminação

• A abertura das lentes, ampliação do sistema, ajustes da câmera, filtragem e outros parâmetros de iluminação irão afetar a luz incidente sobre o sensor.

• Estes fatores precisam ser ajustados para acomodar objetos com diferentes características (perfil, refletividade, etc.).

• O quadro a seguir ilustra alguns cenários que, quando seguidos, podem refinar significantemente a performance de um sistema de imagens.


Iluminação

Luz EstruturadaObjeto com protuberâncias, objeto 3-D.Perfil da forma 3-D do objeto

Iluminação de FundoQualquer tipo de objetoSilhueta do objeto

Campo EscuroObjeto transparenteDestacar defeitos dentro do objeto

Difusa Frontal, Difusa Axial, Guia em Anel

Objeto com protuberâncias, objetos 3-D

Reduzir sombras

Direcional, Luz EstruturadaQualquer tipo de objetoDestacar a textura o objeto com sombras

Direcional Única, Luz EstruturadaObjeto 2D quase chatoDestacar os defeitos da superfície ou topologia

Difusa frontal, Difusa Axial, Guia em Anel

Qualquer tipo de objetoIluminação par do objeto

Difusa frontal, Difusa Axial, PolarizadaObjeto brilhanteRedução da especularidade

Tipo de Iluminação Sugerida

Tipo de Objeto sob Inspeção

Requisitos da Aplicação


Exemplos de Iluminação

Iluminação apropriada égeralmente o fator determinante entre o sucesso e a falha na aquisição de uma imagem.

Muitas técnicas tem sido desenvolvidas para superar os obstáculos de iluminação mais comuns.



Difusa FrontalPros: minimiza sombras e reflexões especulares.Cons: características da superfície são menos distintivas.Tipo: fluorescentes lineares, anéis fluorescentes.



Direcional (Única ou Bilateral)

Pros: forte, iluminação relativamente regularCons: sombras, brilhoTipo: única e guias de luz de fibra ótica dual



Direcional ÚnicaPros: mostra defeitos na superfície, topologiaCons: manchas de luz, sombreamento severoTipo: guias de luz de fibras óticas



Luz EstruturadaPros: extração de características da superfícieCons: fonte extremamente intensa, absorvida por algumas coresTipo: Diodos laser em linha, guias de luz lineares de fibra ótica



Anel GuiaPros: reduz sombras, iluminação relativamente regularCons: padrão de brilho circular de superfícies altamente reflexivas; algumas vezes difícil de montarTipo: fibra ótica ou anel de LEDs



Luz PolarizadaPros: iluminação regular, remove especularidades.Cons: baixa intensidade através do polarizadorTipo: filtro é anexado a muitas lentes e fontes de luz.



Difusa Axial Pros: livre de sombras, iluminação regular, pouco brilhoCons: baixa intensidade através do divisor de feixe interno, afeta FOV e WDTipo: LED de iluminação axial, adaptadores axiais de fibra óticas.

Lentes para Visão Computacional


Principais Parâmetros de Lentes de VC

• Tipos de Montagem: C-Mount, CS-Mount, F-Mount

• Formato Máximo de CCD: 1/3”, 1/2”, 2/3”, 1”

• Abertura (f/#):

• Campo de Visão:

• Ampliação:

• Distância de Trabalho:


Tipo de Montagem

• Os principais tipos são:– C-Mount– CS-Mount– F-Mount

• C-Mount– Montagem por rosca– 1" de diâmetro com 32 TPI (Threads Per Inch) – 17.5mm distância para flange posterior– Rosca mais comum


Tipo de Montagem

• CS-Mount– Montagem por rosca– 1" de diâmetro com 32 TPI (Threads Per Inch) – 12.5mm distância para flange posterior– Compatível com C-Mount usando um espaçador de

5mm.• F-Mount

– Usada em câmeras com grandes sensores– 46.5mm distância para flange posterior– Ideal para câmeras Line Scan



• Distância Focal: raios de objetos infinitamente distantes são condensados internamente nas lentes em um ponto comum do eixo ótico.

• O ponto onde o sensor está posicionado é chamado de ponto focal.

• As lentes possuem dois pontos principais. A distância entre estes pontos determina a distância focal das lentes.



• Ângulo de Visão: o ângulo formado por duas linhas partindo do segundo ponto principal ao sensor.



• F-number: é o índice para a quantidade de luz que passa através de uma lente. Quanto menor o número, maior a quantidade de luz

• É a razão entre a distância focal e a abertura efetiva.



• Campo de Visão: o campo de visão varia com a distância focal das lentes.


Características de Lentes para VC

• Foco ajustável: a maioria possui foco manual ajustável

• Íris ajustável: controla a quantidade de luz no sensor. A maioria possui íris ajustável, manual e motorizada.

• Obs: Entretanto a maioria das câmeras de VC não possui mecanismo para ajuste automático da íris.


Como os Sistemas de VC Funcionam?

• Capturar uma imagem • Processar e analisar as imagens• Fazer algo com os resultados


Como os Sistemas de VC Funcionam?

• Processamento de Imagem– Cálculos matemáticos sobre uma imagem– Converte uma imagem em outra imagem onde os

pixels tem valores diferentes

• Análise da Imagem– Cálculos matemáticos sobre uma imagem– Extrair características (features) que descrevam o

conteúdo da imagem em termos numéricos.

• Estes assuntos serão abordados na próxima apresentação.


Contato

Alessandro L. [email protected]

[email protected]://lattes.cnpq.br/0691832345393815

Alceu de Souza Britto [email protected]@ppgia.pucpr.br

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