特定機器視覺彩色攝像機是否適合您的應(yīng)用取決于多種因素。在為您的應(yīng)用開發(fā)最合適的彩色機器視覺系統(tǒng)時，需要考慮所有這些因素。下面是開發(fā)彩色機器視覺系統(tǒng)時需要考慮的一些相機問題：

顏色準確性/差異化

應(yīng)該考慮的個考慮因素是您的應(yīng)用所需的顏色準確度和差異化程度。在某些應(yīng)用中，機器視覺相機能夠區(qū)分檢測到的顏色與目標值的距離是至關(guān)重要的。在這一領(lǐng)域需要高精度的機器視覺用戶需要比能夠接受較低精度和差異化水平的用戶更先進的相機。

如前所述，插值和低靈敏度是阻礙更高水平的色彩準確度和差異化的兩大障礙。插值可能導致顏色檢測的細微差別，因為它需要周圍像素的平均值來確定每個像素的顏色值。因此，當您的機器視覺系統(tǒng)嘗試區(qū)分細微的顏色差異時，您可能不知道顏色的陰影是否實際上不同，或者它們是否只是拜耳插值的變化。

色彩串擾

高度的色彩串擾會影響機器視覺相機可以產(chǎn)生的色彩準確度。高水平的串擾是由拜耳濾色器或二向色棱鏡涂層所定義的紅色，藍色和綠色通道的光譜響應(yīng)之間相當大的重疊的結(jié)果。當通道之間存在大量重疊時，會為某些顏色系列產(chǎn)生大量不確定性，特別是那些黃色或藍綠色系列。

▲棱鏡相機中使用的二向色涂層比拜耳濾光片產(chǎn)生更陡的光譜曲線，以較大限度地減少由色彩串擾引起的不確定性。

當您的機器視覺系統(tǒng)需要區(qū)分這些顏色的不同色調(diào)時，這可能會非常成問題。因此，在開發(fā)彩色機器視覺系統(tǒng)時，重要的是要考慮哪些顏色系列對于您的分析至關(guān)重要，以及機器視覺系統(tǒng)中可接受的顏色串擾水平。

光照水平和靈敏度

根據(jù)您的應(yīng)用，您的機器視覺系統(tǒng)將需要特定級別的光敏感度。拜耳，三線和棱鏡相機都以不同的方式傳輸光線，因此光線靈敏度不同。

例如，拜耳濾光片不僅由比光學棱鏡中使用的高級玻璃提供更低透光率的材料制成，而且鑲嵌方法也使得每個像素僅對三分之一的波長敏感。落在它上面。根據(jù)給定像素的確切顏色，這可能導致超過一半的光照射到濾光器上，從未到達傳感器。

根據(jù)系統(tǒng)運行的亮度級別以及可容忍的增益/噪聲級別，您可以根據(jù)應(yīng)用選擇最合適的相機。

▲在拜耳相機中，每個像素上的濾波器阻擋了三分之二的光譜波長，大大減少了從場景中捕獲的實際光量。通過三個獨立的傳感器，棱鏡相機捕獲與每個像素相關(guān)的100％的光。

白平衡和噪音

每種使用顏色的機器視覺應(yīng)用都需要白平衡。如果沒有根據(jù)系統(tǒng)使用的照明光譜調(diào)整明確的基線，則無法準確捕獲真實的顏色值。取決于所選擇的機器視覺相機的類型，可以使用不同的白平衡方法。

例如，拜耳和三線相機只能通過向三個顏色通道中的兩個添加增益（放大）來進行白平衡，以便匹配具有較高響應(yīng)的通道。但是，增加增益不僅會使信號倍增，還會使圖像中的噪聲倍增。然后，由于整體低光條件所需的任何額外增益將被添加到該基線。如果需要超低噪聲，則可能需要通過增加可用光量或切換到不同的相機類型來解決此因素。

相比之下，棱鏡相機可以對每個傳感器進行獨立控制，包括快門速度和增益。這樣就可以選擇使用快門速度進行白平衡 - 通過延長兩個通道的曝光時間來降低響應(yīng)，或者縮短兩個通道的響應(yīng)時間最長的曝光時間。如果使用更長時間的曝光，噪聲可能會略微增加，但增加的幅度遠小于增益時的增加。對于某些應(yīng)用，噪聲的降低可能是使用棱鏡相機技術(shù)的幾個理由之一。

▲彩色攝像機需要是白平衡的，以避免因照明類型和色溫而變色。典型的基于增益的白平衡會增加圖像噪聲。棱鏡相機中可用的基于曝光的方法對圖像噪聲的影響要小得多。

顏色偽像

顏色偽像是圖像缺陷 - 通常是錯誤著色的像素或圖案 - 由圖像的顏色信息的導出方式引起。使用估計或插值來計算顏色的相機最有可能表現(xiàn)出顏色偽影。

然而，即使是產(chǎn)生獨立的R，G和B值（非插值）的三線性相機，也會由于梯形失真效應(yīng)，不平整表面或輕微的時序變化引起的空間偏移而產(chǎn)生顏色偽影。由于棱鏡相機具有三個獨立的傳感器并使用單個光學平面來捕獲圖像，因此使用棱鏡相機產(chǎn)生顏色偽影的風險非常低。最常見的顏色工件類型是：

顏色混疊

顏色混疊是指當具有特定顏色的對象的線條或邊緣（例如，深藍色對角線）顯示不同的顏色時的情況，例如當在像素級別檢查圖像時沿其邊緣的紅色或黃色像素。

這個問題在拜耳相機中最常見，因為用于為每個像素分配RGB值的插值技術(shù)使用周圍像素的混合，這些像素可能具有與線或邊緣本身完全不同的顏色。

▲當插值沿著線和邊緣產(chǎn)生錯誤著色的像素時，會發(fā)生顏色混疊。

莫爾圖案

除了在捕獲單個邊緣或線時引起問題時，當圖像包含精細重復圖案時，大規(guī)?；殳B可導致莫爾圖案的出現(xiàn)。雖然任何需要捕獲更高空間頻率的相機都會出現(xiàn)這種效果，但拜耳相機 - 再次因為插值技術(shù) - 更容易出現(xiàn)這種情況。

▲具有重復顏色混疊的區(qū)域中的人造顏色圖案可以出現(xiàn)在拜耳圖像中。

對分辨率的影響

與單色系統(tǒng)相比，在確定彩色機器視覺系統(tǒng)所需的分辨率水平時需要特別小心。這是因為拜耳插值等色彩技術(shù)大大降低了相機的有效分辨率。雖然拜耳相機可能有500萬像素（5百萬像素），但插值過程會“平均”許多小細節(jié)，使有效分辨率達到整個像素數(shù)的三分之一左右。

根據(jù)應(yīng)用程序需要能夠檢測/分析的最小特征大小以及需要涵蓋的視野大小，有兩種可能的操作過程：

1、您可以選擇分辨率遠高于類似單色系統(tǒng)的拜耳相機。當然，這通常帶有更高的價格標簽，更昂貴的光學器件以及主機上更高的處理負荷。

2、您可以選擇具有與在單色系統(tǒng)上使用的基本分辨率大致相同的棱鏡相機。一個320萬像素的棱鏡相機實際上是一個3×320萬像素的攝像頭，帶有三個獨立的圖像傳感器，總計9.6百萬像素。因此，它可以產(chǎn)生24位，320萬像素的輸出，而不會像拜耳相機那樣損失分辨率。如上所述，棱鏡相機比拜耳相機貴。但與使用900萬像素拜耳相機的所有相關(guān)成本相比，整體比較變得更加接近。

以上信息僅適用于區(qū)域掃描分辨率。在線掃描系統(tǒng)的情況下，三線性和棱鏡相機都不依賴于插值，因此這兩種技術(shù)的有效分辨率都沒有顯著降低。但是，線掃描相機章節(jié)中討論的一些問題可能會影響三線性相機區(qū)分小細節(jié)以及棱鏡相機的單個光學平面的能力。

色彩空間和色彩空間轉(zhuǎn)換

在開發(fā)機器視覺系統(tǒng)時，您需要確定哪種顏色空間適合您的特定應(yīng)用。確切的顏色空間取決于應(yīng)用程序的用途以及如何分析顏色信息。

例如，簡單地在屏幕上顯示對象的應(yīng)用程序自然會使用標準RGB顏色空間，因為這是所有監(jiān)視器構(gòu)造其像素顏色的方式。但是，如果您正在處理印刷材料，像Adobe RGB這樣的色彩空間可能是更好的選擇，因為它提供了更廣泛的顏色選擇，適合數(shù)字印刷。

其他顏色空間如HSI（色調(diào)，飽和度，強度）和CIE XYZ或CIE L * a * b *顏色空間使用數(shù)學坐標來描述顏色，以便某些應(yīng)用程序更容易計算顏色匹配和顏色差異在程度和方向上。  

在大多數(shù)應(yīng)用程序中，您將使用主機上的算法和處理資源將來自攝像機的RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合您應(yīng)用的色彩空間。但是，在某些情況下，您可能希望相機在主機處理資源專注于其他任務(wù)時執(zhí)行此轉(zhuǎn)換。對于這些情況，值得選擇具有內(nèi)置色彩空間轉(zhuǎn)換功能的相機。

色彩增強和色彩優(yōu)化

在某些情況下，您可能會發(fā)現(xiàn)有意改變顏色的準確性很有價值。如果是這樣，在開發(fā)機器視覺系統(tǒng)時，值得考慮色彩增強和優(yōu)化功能。

例如，如果要檢測圖像中的特定偏差或?qū)蓚€對象彼此區(qū)分開來，有時可以幫助增強圖像中的特定顏色。例如，當圖像中的紅色增強時，可以更容易地區(qū)分血細胞和組織。

使用主機上的算法捕獲圖像后，可以增強圖像中的顏色。然而，后處理增強可能受到原始圖像的飽和度或?qū)Ρ榷鹊南拗啤Ｓ行┫鄼C配備了色彩優(yōu)化功能，允許用戶增強特定的主色或互補色，其真實價值高達200％（2倍）。系統(tǒng)構(gòu)建者應(yīng)該考慮這樣的功能是否可以為其應(yīng)用程序增加價值，或者有助于將其與競爭系統(tǒng)區(qū)分開來。

▲顏色增強功能可以強調(diào)圖像中的特定顏色。