什么是线扫描成像以及如何创建线扫描图像？

线扫描相机使用一维线性阵列，可以将图像数据从传感器快速传输到相机，然后以高达数百千赫兹的速度传输到主机。第二维由被成像物体或相机的运动产生。

图片来源：Teledyne DALSA

线扫描成像设备有哪些示例？

最常见的例子是传真机。

这些设备如何使用？

当物体或相机移动（垂直）经过图像传感器中的像素线时，通过连续的单线扫描逐行获取二维图像。对于给定的视场，一台 2k 线扫描相机可以经济高效地提供与 4 兆像素面扫描相机一样的精确分辨率，而无需图像拖尾或帧重叠的冗余处理。

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过去十年来，线扫描图像设备发生了怎样的变化？

线扫描相机现在可以捕获并合并多个图像，以在低光照条件下实现高分辨率。最近的进步还使得能够合并大量可见和不可见光谱带以增强视觉能力。

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时延积分 (TDI) 已成为在光线匮乏的条件下进行高速成像的成熟技术。TDI 使用多次曝光来收集更多光子，同时保持低读取噪声。如今，越来越多的高速应用需要时间延迟积分，特别是在无法增加成像对象上的光强度的情况下。

接触式图像传感器 (CIS) 技术已经存在一段时间了，但该领域的发展可能会进一步推动线扫描技术的发展。CIS 高度集成、结构紧凑，在空间有限的情况下非常有价值。CIS的工作距离可能小至10~15毫米，在某些情况下，它可以更大。

Teledyne DALSA 使用这些设备的历史有哪些？

我们最新的 Linea2 4K 多光谱 5GigE 线扫描相机可捕获高分辨率 RGB 和近红外 (NIR) 多光谱图像，以揭示仅使用可见光无法检测到的不可见特征。这使得它非常适合在自动光学检测、印刷检测、光学分选系统、材料分级和检测、卷材检测和许多其他机器视觉应用等应用中识别难以看到的缺陷、污染物和安全特征。

Linea SWIR 允许用户检测短波红外光谱中的光，以在检查水果和其他食品时识别表面以下的细节。它还可以测定水分含量，这是衡量食品质量的重要因素。Linea SWIR 还可用于太阳能电池检查。

我们的 Linea HS-16K BSI 基于多阵列电荷域 CMOS TDI 技术，可为晶圆、平板显示器和电子封装等成像应用提供单色/HDR、彩色、多场和超分辨率成像等先进功能检查以及光致发光和生命科学成像。

AxCIS 接触式图像传感器结合了一体式传感器、镜头和光源，为许多要求苛刻的机器视觉应用提供了一种成本较低的检测系统。AxCIS 可为单色提供 120 kHz 线速，为彩色提供 60 kHz x 3 线速，分辨率为 900 dpi，因此可以以前所未有的精度检测缺陷。其独特的交错传感器设计覆盖整个视野，不丢失像素，提供 100% 无缝图像，无需任何插值。

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Teledyne DALSA 提供的 Linea 系列中有哪些线扫描设备？

我们的 Linea 线扫描产品组合包括以下内容：

●Linea是我们原创的线扫描相机，分辨率从 2K 到 16K，线速率高达 71 kHz。

●Linea2采用四线性彩色加 NIR 多光谱技术，提供 5GigE 接口，其带宽是 Linea GigE 相机的五倍。

●Linea Lite的设计占地面积比原来的 Linea 小 45%。Lite 版本通过 GigE Vision®接口提供卓越的色彩保真度。

●Linea ML提供多线技术，包括单色/HDR、彩色和多光谱成像选项。

●Linea SWIR是我们的短波红外 GigE 线扫描相机，让客户能够以前所未有的方式查看他们的产品。

●Linea HS 16K BSI具有增强的灵敏度，是近紫外线 (NUV) 和可见光成像应用的理想选择。

Teledyne DALSA 如何帮助客户在这些产品之间进行选择？

选择线扫描相机时最重要的三个考虑因素是灵敏度、分辨率和线速率。

对于灵敏度，我们会问：“相机是否获得足够的光子来执行机器视觉任务？”仅从组件规格来回答这个问题通常很难，因为存在太多变量。在实践中，我们估计所需的光强度，指定比我们估计的更多的光强度，然后通过测试验证我们是否具有所需的灵敏度。

必须指定视场 (FOV) 和最小缺陷尺寸以确定相机分辨率。相机应具有足够的分辨率，至少有 3 或 4 个像素“覆盖”最小缺陷尺寸。

线速率由 FOV、对象速度和对象像素大小设置。例如，如果 FOV 为 12 英寸，零件速度为每秒 60 英寸，并且您使用的是 8K（8,192 传感器像素）相机，则：（FOV 中的对象像素大小）= FOV/（相机分辨率）= 12/8192 = 0.001465” 视场中的物体像素大小 所需线速率：60”/0.001465” = 40.956 kHz

线扫描图像设备有哪些优点？

●速度非常高

●价格/像素线扫描提供了更具成本效益的极高空间分辨率图像捕获实现。

●动态范围远高于其他图像捕捉方法

●高像素填充因子（通常为 100%）可最大限度地提高灵敏度

●快速移动物体的无拖影图像，无需昂贵的频闪或繁琐的快门

●处理效率 – 线扫描成像消除了构建无缝图像所需的帧重叠。帧重叠表示使用宝贵的处理带宽的冗余数据，特别是在高速、高分辨率应用中。

该技术面临哪些挑战？

线扫描成像的权衡通常与照明和光学有关。整个视野内的照明必须保持相当均匀。 线扫描成像中的积分时间通常非常短，因此照明强度必须很高。 高倍率成像下的机械运动和对准也是一个挑战。

Teledyne DALSA 如何应对这些挑战？

我们几乎所有的相机都提供相机内平场和镜头阴影校正功能，可以弥补均匀性差的问题。 我们的高灵敏度 TDI 线扫描产品的灵敏度比大多数同类线扫描产品高 100 倍，可解决照明强度问题。

Teledyne DALSA 目前正在对线扫描技术进行哪些改进？

我们不断看到许多行业对高速和高分辨率线扫描相机的需求，包括汽车、制造、食品和饮料。此外，CMOS 相机以其小巧的外形、高速的性能和低功耗而继续受到欢迎。这些相机越来越多地用于需要考虑功耗或空间有限的应用中。