什么是線掃描成像以及如何創建線掃描圖像？

線掃描相機使用一維線性陣列，可以將圖像數據從傳感器快速傳輸到相機，然后以高達數百千赫茲的速度傳輸到主機。第二維由被成像物體或相機的運動產生。

圖片來源：Teledyne DALSA

線掃描成像設備有哪些示例？

最常見的例子是傳真機。

這些設備如何使用？

當物體或相機移動（垂直）經過圖像傳感器中的像素線時，通過連續的單線掃描逐行獲取二維圖像。對于給定的視場，一臺 2k 線掃描相機可以經濟高效地提供與 4 兆像素面掃描相機一樣的精確分辨率，而無需圖像拖尾或幀重疊的冗余處理。

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過去十年來，線掃描圖像設備發生了怎樣的變化？

線掃描相機現在可以捕獲并合并多個圖像，以在低光照條件下實現高分辨率。最近的進步還使得能夠合并大量可見和不可見光譜帶以增強視覺能力。

圖片來源：Teledyne DALSA

時延積分 (TDI) 已成為在光線匱乏的條件下進行高速成像的成熟技術。TDI 使用多次曝光來收集更多光子，同時保持低讀取噪聲。如今，越來越多的高速應用需要時間延遲積分，特別是在無法增加成像對象上的光強度的情況下。

接觸式圖像傳感器 (CIS) 技術已經存在一段時間了，但該領域的發展可能會進一步推動線掃描技術的發展。CIS 高度集成、結構緊湊，在空間有限的情況下非常有價值。CIS的工作距離可能小至10~15毫米，在某些情況下，它可以更大。

Teledyne DALSA 使用這些設備的歷史有哪些？

我們最新的 Linea2 4K 多光譜 5GigE 線掃描相機可捕獲高分辨率 RGB 和近紅外 (NIR) 多光譜圖像，以揭示僅使用可見光無法檢測到的不可見特征。這使得它非常適合在自動光學檢測、印刷檢測、光學分選系統、材料分級和檢測、卷材檢測和許多其他機器視覺應用等應用中識別難以看到的缺陷、污染物和安全特征。

Linea SWIR 允許用戶檢測短波紅外光譜中的光，以在檢查水果和其他食品時識別表面以下的細節。它還可以測定水分含量，這是衡量食品質量的重要因素。Linea SWIR 還可用于太陽能電池檢查。

我們的 Linea HS-16K BSI 基于多陣列電荷域 CMOS TDI 技術，可為晶圓、平板顯示器和電子封裝等成像應用提供單色/HDR、彩色、多場和超分辨率成像等先進功能檢查以及光致發光和生命科學成像。

AxCIS 接觸式圖像傳感器結合了一體式傳感器、鏡頭和光源，為許多要求苛刻的機器視覺應用提供了一種成本較低的檢測系統。AxCIS 可為單色提供 120 kHz 線速，為彩色提供 60 kHz x 3 線速，分辨率為 900 dpi，因此可以以前所未有的精度檢測缺陷。其獨特的交錯傳感器設計覆蓋整個視野，不丟失像素，提供 100% 無縫圖像，無需任何插值。

圖片來源：Teledyne DALSA

Teledyne DALSA 提供的 Linea 系列中有哪些線掃描設備？

我們的 Linea 線掃描產品組合包括以下內容：

●Linea是我們原創的線掃描相機，分辨率從 2K 到 16K，線速率高達 71 kHz。

●Linea2采用四線性彩色加 NIR 多光譜技術，提供 5GigE 接口，其帶寬是 Linea GigE 相機的五倍。

●Linea Lite的設計占地面積比原來的 Linea 小 45%。Lite 版本通過 GigE Vision?接口提供卓越的色彩保真度。

●Linea ML提供多線技術，包括單色/HDR、彩色和多光譜成像選項。

●Linea SWIR是我們的短波紅外 GigE 線掃描相機，讓客戶能夠以前所未有的方式查看他們的產品。

●Linea HS 16K BSI具有增強的靈敏度，是近紫外線 (NUV) 和可見光成像應用的理想選擇。

Teledyne DALSA 如何幫助客戶在這些產品之間進行選擇？

選擇線掃描相機時最重要的三個考慮因素是靈敏度、分辨率和線速率。

對于靈敏度，我們會問：“相機是否獲得足夠的光子來執行機器視覺任務？”僅從組件規格來回答這個問題通常很難，因為存在太多變量。在實踐中，我們估計所需的光強度，指定比我們估計的更多的光強度，然后通過測試驗證我們是否具有所需的靈敏度。

必須指定視場 (FOV) 和最小缺陷尺寸以確定相機分辨率。相機應具有足夠的分辨率，至少有 3 或 4 個像素“覆蓋”最小缺陷尺寸。

線速率由 FOV、對象速度和對象像素大小設置。例如，如果 FOV 為 12 英寸，零件速度為每秒 60 英寸，并且您使用的是 8K（8,192 傳感器像素）相機，則：（FOV 中的對象像素大小）= FOV/（相機分辨率）= 12/8192 = 0.001465” 視場中的物體像素大小 所需線速率：60”/0.001465” = 40.956 kHz

線掃描圖像設備有哪些優點？

●速度非常高

●價格/像素線掃描提供了更具成本效益的極高空間分辨率圖像捕獲實現。

●動態范圍遠高于其他圖像捕捉方法

●高像素填充因子（通常為 100%）可最大限度地提高靈敏度

●快速移動物體的無拖影圖像，無需昂貴的頻閃或繁瑣的快門

●處理效率 – 線掃描成像消除了構建無縫圖像所需的幀重疊。幀重疊表示使用寶貴的處理帶寬的冗余數據，特別是在高速、高分辨率應用中。

該技術面臨哪些挑戰？

線掃描成像的權衡通常與照明和光學有關。整個視野內的照明必須保持相當均勻。 線掃描成像中的積分時間通常非常短，因此照明強度必須很高。 高倍率成像下的機械運動和對準也是一個挑戰。

Teledyne DALSA 如何應對這些挑戰？

我們幾乎所有的相機都提供相機內平場和鏡頭陰影校正功能，可以彌補均勻性差的問題。 我們的高靈敏度 TDI 線掃描產品的靈敏度比大多數同類線掃描產品高 100 倍，可解決照明強度問題。

Teledyne DALSA 目前正在對線掃描技術進行哪些改進？

我們不斷看到許多行業對高速和高分辨率線掃描相機的需求，包括汽車、制造、食品和飲料。此外，CMOS 相機以其小巧的外形、高速的性能和低功耗而繼續受到歡迎。這些相機越來越多地用于需要考慮功耗或空間有限的應用中。