Domanda:
Determinazione delle dimensioni del più piccolo dettaglio risolvibile per una data telecamera
nluigi
2017-12-09 03:22:59 UTC
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La mia domanda generica:

Date le specifiche della fotocamera, ad esempio:

  • risoluzione del sensore,
  • area dell'immagine del sensore ,
  • dimensione in pixel (area),
  • dimensione ottica,
  • lunghezza focale (rapporto),
  • fov (orizzontale e / o verticale)

e la distanza da un oggetto da visualizzare, come posso determinare il più piccolo dettaglio risolvibile da questa fotocamera?

Contesto:

Sto cercando di costruire un rilevatore per rilevare i difetti nei miei prodotti (sfere di plastica di circa 3 mm). Questi difetti hanno una gamma di dimensioni, in media sono circa 100 micron ma vorremmo essere in grado di rilevare 50 micron e oltre. Queste perle di plastica cadranno attraverso un tubo e avrò la fotocamera di catturare un'immagine mentre passa e utilizzare una fase di elaborazione (basata principalmente sulla differenza di colore) per trovare eventuali difetti sul tallone. Voglio che i difetti di dimensioni pari o superiori a 50 micron vengano risolti abbastanza bene, ovvero i difetti da 50 micron hanno diverse decine o centinaia di pixel.

suona più come una domanda per https://physics.stackexchange.com o https: //engineering.stackexchange.com Sento che questo problema è stato risolto prima, forse hai bisogno di qualcosa non basato su immagini, ma basato su un singolo rivelatore. Ad esempio, puoi provare a far passare un raggio laser attraverso il tubo con perline, la sua deflessione o attenuazione o il cambiamento di profilo segnalerà un difetto. Ed è molto più veloce da analizzare e più economico da costruire, probabilmente
Voto per chiudere questa domanda come fuori tema perché questa domanda riguarda la costruzione di un rilevatore, non la produzione di fotografie, e le risposte tecniche che vuoi non sono le stesse che sarebbero utili per l'arte e la scienza la fotografia.
@mattdm se le risposte tecniche che l'OP vuole non fanno parte della scienza della fotografia, che cos'è?
@BrandonDube La scienza della fotografia è la scienza della creazione di immagini con la luce. Si tratta di visione artificiale. Le cose che sono importanti qui non sono le stesse cose che sono importanti per fare una fotografia per il bene della fotografia.
Non siamo d'accordo sulla definizione della scienza della fotografia.
@aaa Non sto chiedendo di costruire il rilevatore, è solo il contesto per porre la mia domanda. La mia domanda: "Qual è il più piccolo dettaglio risolvibile date le specifiche della fotocamera" è ugualmente applicabile a paesaggi, nature morte, qualunque cosa tu voglia.
@mattdm Qualsiasi parte della scienza non è solo la comprensione della materia che stai studiando / osservando, ma anche la comprensione degli strumenti che stai usando per fare detta osservazione. Voglio saperne di più sui limiti di una determinata configurazione specifica della fotocamera che utilizzo per osservare il mio soggetto. È irrilevante quale sia il mio argomento specifico, a parte il fatto che lo fornisco come chiarimento per porre la mia domanda.
@nluigi questo è uno dei "problemi XY". Non stai chiedendo come risolvere il tuo vero problema (rilevare i difetti) ma come implementare la soluzione proposta. Almeno è meno efficace. Questo potrebbe chiarire le cose https://meta.stackexchange.com/questions/66377/what-is-the-xy-problem
Questa è una domanda perfetta, ed è qualcosa a cui i fotografi seri dovrebbero essere molto interessati. Sì, la risposta viene dalla fisica, ma questo vale praticamente per ogni altra domanda a un certo livello. Parte del * mestiere * della fotografia è avere una profonda comprensione tecnica di come funzionano i tuoi strumenti. Questa ridicola pedanteria su ciò che costituisce la fotografia significherebbe che metà del contenuto dei libri di Ansel Adams sarebbe fuori tema qui, il che penso sia un atteggiamento dannoso e totalmente sconcertante per me.
Sì, puoi scattare buone fotografie senza comprensione tecnica, e in effetti molte buone fotografie sono state scattate in questo modo, ma ciò non significa che non dovremmo lottare per la comprensione tecnica, o che la comprensione tecnica non ha un effetto positivo sulle fotografie che tu prendere.
Ad esempio, la risposta a questa domanda influenza direttamente e inequivocabilmente il modo in cui si fa l'astrofotografia, che qui è al 100% sull'argomento.
Non sono contrario alle domande sulla scienza del funzionamento dei sistemi ottici. Penso solo che in questo caso particolare, la risposta abbia poca applicabilità al di là del caso d'uso specifico della visione artificiale.
Ma va bene se non siete tutti d'accordo. Ecco perché esiste un sistema di voto. :)
Inoltre, se c'è un consenso generale sul fatto che vogliamo aprire il sito a più domande sulla visione artificiale o su altre domande focalizzate sul sistema di telecamere, possiamo farlo - per favore avvia una discussione su [meta]. Non sono solo arbitrariamente contrario a questo tipo di domande, penso che siano dannose per il sito per motivi reali. E penso, come suggerito nel primo commento, che uno degli altri siti della rete sia probabilmente più appropriato.
@mattdm - La ricerca di "selezionatore di pellet di plastica" restituisce attrezzature pronte per ~ 10-50K. Non sono sicuro che andrà al fai-da-te (fotocamera, software, meccanica) per meno: https://www.alibaba.com/showroom/plastic-pellet-color-sorter.html - È una domanda interessante sulla risoluzione ma alla fine è una domanda su macchinari (o avviare un'attività individuale per competere con le attrezzature esistenti).
Una risposta:
Brandon Dube
2017-12-09 03:31:00 UTC
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Se vuoi da decine a centinaia di pixel per area di 50 micron, hai bisogno di un microscopio. In base alle dimensioni del tuo oggetto, con quella risoluzione, desideri almeno 10 px / 50 um * 3000 um / 50 um una vista di 600 px di larghezza del tallone e fino a una vista di 6000 px di larghezza del tallone.

Dimensioni comuni del sensore sono 24 x 36 mm, 16 x 24 mm e più piccoli nelle fotocamere industriali.

Avrai bisogno di circa 3-5 ingrandimenti per le dimensioni del sensore più grandi (36 mm e 24 mm) e inferiore per le dimensioni del sensore più piccole (più vicino a 1x).

Acquista obiettivi per microscopio con questo tipo di campo visivo. Saranno per lo più tutti limitati dalla diffrazione, ish, ad aperture piuttosto grandi (f / 2 e più veloci). È possibile utilizzare 2.44 * lunghezza d'onda * fno per ottenere la dimensione dello spot. In vis, è circa 2,44 * .55 * 2 = 2,684 micron.

Un sensore di 16 mm di larghezza con pixel da 2,64 micron è largo 5500 px.

Quindi non hai violato alcun limite di risoluzione, ma stai operando vicino a loro per il tuo obiettivo di 100px / 50um.

Non mi aspetto che troverai un sistema in grado di ottenere immagini da una fotocamera a questa velocità ed elaborate, in qualsiasi cosa che assomigli al tempo reale . La tua migliore velocità possibile è probabilmente 1-3 fps.

La distanza di lavoro dei microscopi è solitamente / sempre breve. Se questo non è adatto alle tue esigenze, hai bisogno di un sistema personalizzato (preparati a spendere fino a $ 100.000 / sistema) che si avvicini ai limiti di ciò che è possibile per quanto riguarda le dimensioni e la risoluzione degli elementi.

La ringrazio per la risposta. Mi chiedo come hai determinato quale ingrandimento era necessario dal campo visivo richiesto e dalle dimensioni del sensore di immagine? Non hai bisogno di una distanza di lavoro per questo?
Il tuo oggetto è largo 3 mm e vuoi che si adatti al sensore. Quindi l'immagine può essere al massimo [dimensione corta] lunga, di solito un po 'meno per consentire qualche errore di posizionamento. 16/3 ~ = 5, l'ho arrotondato a 3-5x. Un significativo riempimento insufficiente del sensore richiederà l'elaborazione di molti pixel "di scarto" e aumenterà anche i requisiti di risoluzione del sistema.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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