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高清電子工業(yè)內窺鏡成像清晰的兩大要素

2022-09-23 10:39:53

高清電子工業(yè)內窺鏡是工業(yè)可視化檢測的得力助手，具有畫面清晰、便于數字化管理的特點，擅長探查工業(yè)設施內表面不連續(xù)缺陷，例如：裂紋等。但市面上有的內窺鏡，卻存在“畫面不清晰、有噪點、失真”等問題，這是怎么回事呢？影響成像清晰效果的要素到底有哪些呢？這主要包括硬件和軟件兩個方面，涉及：傳感器和圖像處理功能等，下面分別說明。

1. 傳感器是決定清晰度的核心要素。所述傳感器是指電子工業(yè)內窺鏡視頻探頭前端的攝像頭，主要有CCD和CMOS之分。它們在結構復雜度、感光面積、放大器應用方式等方面的差異，使得它們在內窺檢測成像的性能上也存在一些差別。

首先，由于工藝的差異，CMOS每個像素都包含由晶體管和感光二極管等組成的放大器等電路，這使得CMOS像素不僅結構復雜，而且感光區(qū)域遠小于像素點本身的表面積，因此在相同面陣下，應用于電子內窺鏡的CMOS傳感器，其像素值和靈敏度往往都低于CCD，在內窺探查過程中就會表現為場景細節(jié)以及細微缺陷的呈現能力是不同的，例如CMOS對于細小裂紋等缺陷的輪廓還原度不夠真實。

其次，由于CMOS傳感器大量使用放大器（每個像素點都有），而屬于模擬電路的放大器其輸出結果很難保持一致，相比較，CCD傳感器只有一個放大器，因此CMOS的噪聲大于CCD，應用于工業(yè)內窺鏡檢測上，就會表現為對圖像品質的影響。

當然CMOS在低成本、低功耗方面比起CCD占有優(yōu)勢，因此目前市場上使用這兩種傳感器的電子工業(yè)內窺鏡都有，在成像清晰度以及價格等方面各有千秋。這與數碼相機市場比較類似，主流數碼相機廠商（索尼、佳能、奧林巴斯等）的專業(yè)級產品多采用CCD，而面向家庭或個人的中低端市場基本都采用CMOS，這樣能夠更好地滿足不同層面的需求。

高清工業(yè)內窺鏡

2. 圖像處理功能為清晰度錦上添花。高清電子工業(yè)內窺鏡不管是采用CCD還是CMOS，畢竟是一次從現實場景到數字視頻的轉換過程，如何才能實現近乎真實的高還原度，除了硬件傳感器自身性能外，軟件的圖像處理功能也有明顯的輔助作用。因此比較高端的高清電子內窺鏡往往都可以配置功能豐富的圖像處理工具包，從而在面對復雜的內窺檢測場景時：明暗不一的腔體、轉動的葉片、容易反光的光滑金屬材質......都能呈現一貫的清晰畫質。

例如：韋林電子工業(yè)內窺鏡 Mentor Visual iQ 不僅有120萬CCD像素的高清分辨率，還有基于軟件的圖像工具包，包括：自動調整內窺鏡攝像頭增益和曝光的亮度控制、使光照不足區(qū)域內動態(tài)圖像更清晰的長曝光、降低圖像噪點的自適應降噪、有針對性地提升暗部區(qū)域亮度的暗部增強、修正廣角光學物鏡轉接頭成像邊緣彎曲的失真校正、類似相機底片效果的負片、以及高動態(tài)范圍調節(jié)等。下面舉一個具體的例子。

自適應降噪（ANR, Adaptive Noise Reduction）是一種信號處理算法，可以將多達128幀圖像進行均衡處理，以降低可見的圖像噪點。Mentor Visual iQ 在圖像定格和捕獲的過程中，都可以自動使用自適應降噪功能，對于動態(tài)圖像也沒有問題，只要保持攝像頭相對靜止就可以發(fā)揮ANR的作用。該功能主要應用于大腔體檢測，比如：大型渦輪燃燒室和壓力容器等，因為環(huán)境較暗會導致噪點較重，ANR可以減少噪點，避免對內窺檢測帶來干擾。以下左圖是沒有啟用ANR的檢測畫面，右圖是啟用后的。

高清電子工業(yè)內窺鏡成像清晰的要素

綜上，雖然市面上有高清電子工業(yè)內窺鏡、高清內窺鏡、百萬高清之類的多種叫法，但是成像清晰度是客觀存在的，它取決于實實在在的硬件傳感器性能和軟件功能，對于購買者來說，深入了解這些也許并不現實，特別是對硬件，但是可以通過實際檢測應用中的體會切實感受到，是不是自己想要的高清品質。