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AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测

时间:2014-05-28来源:机器视觉网http://shixinhua.com 作者:石鑫华机器视觉网 点击:

AVT Guppy Pro F-503B性能评测-边缘梯度评测

测评硬件平台:
AVT Guppy Pro F-125B性能评测-无镜头单像素灰度测试
测试硬件如上图所示,包含了以下硬件:
工业镜头:Computar M3514-MP
工业相机:AVT Guppy Pro F-503B
图像采集卡:双通道PCI-E LSI 1394B卡
机器视觉光源环形光源-12030-W
光源控制器模拟控制器-2424-1CH-M
标准色卡:X-Rite 24色标准色卡
被测对象:
AVT Guppy Pro F-503B
AVT Guppy Pro F-503B
AVT Guppy Pro F-503B是一款500万像素CMOS工业相机,图像传感器为Aptina MT9P031,1/2.5’逐行卷帘快门CMOS传感器。分辨率2592 x 1944,像元大小2.2微米,最大帧率13FPS,镜头接口C接口,数据接口1394B火线接口。
本次测试,连接了Computar的M3514-MP工业镜头,成像后对图像的边缘梯度进行测量,以评价相机对图像黑白的表现能力。因为工业相机成像时,也包含了一定的算法,所以同样的一张图像或成像环境,并不是所有的相机的成像效果都是一样的。有一些相机成像后的边缘梯度-即图像的对比度-会表现的比较好,黑白分明;而有一些相机表现则比较差,成的像灰朦朦一片。因此测量图像中边缘的梯度,可以直接反应相机对明亮特征与黑暗特征的综合表现能力。
工业镜头 Computar M3514-MP2
Computar M3514MP
测试软件石鑫华视觉网编写的相机性能测试软件。下面来看测试结果数据:
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置1连续运行1000次结果
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置1连续运行2000次结果
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置1连续运行3000次结果
次数 梯度均值 梯度最大值 梯度最小值 梯度差 梯度标准差 梯度方差
1000 65.78 71.33 61.33 10 1.54 2.36
2000 64.96 71.33 60.67 10.67 1.26 1.59
3000 65.24 71.33 60.67 10.67 1.28 1.64
 
注:以上图像左上角的标准色卡其灰度值为200。
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置2连续运行1000次结果
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置2连续运行2000次结果
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置2连续运行3000次结果
次数 梯度均值 梯度最大值 梯度最小值 梯度差 梯度标准差 梯度方差
1000 18.02 21 15 6 0.85 0.72
2000 17.97 21 15 6 0.85 0.72
3000 17.84 21 15 6 0.93 0.86
 
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置3连续运行1000次结果
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置3连续运行2000次结果
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置3连续运行3000次结果
次数 梯度均值 梯度最大值 梯度最小值 梯度差 梯度标准差 梯度方差
1000 41.7 45 38.67 6.33 1.07 1.15
2000 41.47 45.33 38.33 7 1.11 1.23
3000 40.97 45.33 37.33 8 1.11 1.24
 
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置4连续运行1000次结果
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置4连续运行2000次结果
AVT Guppy Pro F-503B边缘梯度评测
位置4连续运行3000次结果
次数 梯度均值 梯度最大值 梯度最小值 梯度差 梯度标准差 梯度方差
1000 14.84 17.67 12.67 5 0.79 0.63
2000 14.85 17.67 12.67 5 0.83 0.69
3000 14.92 17.67 12.33 5.33 0.87 0.75
 
以上数据为运行次数前200次采样得到的结果。标准差、方差,可以反应采样数据的均匀性。均值是当前200次采样的平均值。同样的光照环境、光圈环境(即灰度均匀基本一致的情况下),梯度均值越大,表示当前的相机成像时的对比度越好。最大值、最小值,是200次采样中的出现的最大和最小值,差则是最大值-最小值,反应像梯度变化的范围,差值越小,则说明像素控制噪声能力越好,这个值与像素值的大小有关,例如全黑或全白时,其值要小许多,特别当相机饱和全白时,是没有变化的。标准差、方差越小,表示数据越均匀。
如上数据,当灰度值为200的色卡边缘处的梯度值为65左右,而其梯度的差值约为10。而位置2处的梯度则约为18左右,这时的梯度差为6左右,在这种低对比度环境下,则需要考虑将梯度设置成18-6=12以下,才可能保证一定能找到边缘。但是如果将梯度设置为12时,可能会有找不准的情况发生。因为12的梯度值已经是非常小的了。如果图像的边缘对比度只有十几,那么还得想办法提高边缘的对比度才能得到比较稳定的图像效果。
从以上的数据也可以看到,AVT Guppy Pro F-503B跟AVT Guppy Pro F-125B相机相比(可以参考评测文章http://shixinhua.com/camera/2014/04/1135.html),在基本一样的环境下,对比度的值明显要低许多。这个是可以通过数学的方法来解释的。AVT Guppy Pro F-125B是125万像素的工业相机,其分辨率约为1280×960的样子,而AVT Guppy Pro F-503B则为500万像素的工业相机,共同分辨率约为2600×1900的样子。AVT Guppy Pro F-503B在长或宽方向上的像素数量,约为AVT Guppy Pro F-125B的两倍。而我们知道对比度,又叫斜率,反应的是边缘的变化快慢。其计算方法为k=Δx/Δy,即X的变化量除以Y的变化量。在其它条件不变的情况下,可以知道边缘的两边的白色、黑色灰度值本身也不会有太多的变化,即Δx是基本一样的,而因为F-503B的分辨率比F-125B的高了一倍,即F-503的Δy比F-125B的Δy要大一倍左右。这样就可以知道F-505B的对比度k,应该只有F-125B的一半左右。
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