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| 編輯推薦： |
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目前市场上关于机器视觉的图书很多，本书是唯一一本以工业相机原理为名的图书。本书的特点是按照工程师视角和认知规律编写的教材。现有的图书通常都是把工业相机作为机器视觉的一个部分进行介绍，比较不成系统。本书系统梳理了工业相机原理、参数和指标等，更注重于相机与计算机之间的接口，相机与镜头的接口内容，使读者能更有效构建和优化机器视觉系统。
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| 內容簡介： |
在机器视觉系统中，工业相机是核心组件，它负责捕捉光信号并将其转换为电信号，进而生成数字图像供后续处理。本书从工程师视角，系统地梳理建立机器视觉系统所必须了解的工业相机原理、参数、指标等，旨在为读者提供一本面向机器视觉系统的、全面且深入的工业相机原理指南。本书系统地整理了工业相机的相关知识，全书共8章内容，分别是绪论、基础知识、工业相机的核心——图像传感器、工业相机的性能、工业相机的参数和工作模式、工业相机中的图像信号预处理、工业相机通信基本原理、工业相机与计算机的数据传输。
來源：香港大書城megBookStore,http://www.megbook.com.hk
本书可作为机器视觉工程技术人员系统掌握工业相机原理的参考书，也可作为高等院校自动化类、机电类、电子信息类、计算机类相关专业的教学参考书。
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| 關於作者： |
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李绍丽，日本名古屋大学访问学者，副教授，硕士生导师，入选2020年中国科协优秀中外青年交流计划。现为沈阳工业大学信息科学与工程学院专任教师；主要从事机器视觉检测、数字图像处理及模式识别、检测装置及自动化、金属材料（微观）损伤检测与修复相关方向的研究。近年来，主持、参与省级自然科学基金纵向项目2 项，参研企业横向课题2项，发表相关SCI/EI检索论文10余篇。
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| 目錄：
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前言
第1章绪论1
1.1什么是工业相机，与普通相机有何区别1
1.2什么是机器视觉，与工业相机的关系是怎样的4
1.2.1机器视觉与机器视觉系统4
1.2.2机器视觉的发展与应用10
1.3工业相机基本成像原理14
1.3.1相机成像原理与发展过程14
1.3.2数字图像的表示与格式15
习题与思考题19
第2章基础知识20
2.1图像分析20
2.1.1图像分析方法20
2.1.2图像传感器的基本技术参数23
2.2图像的显示与电视制式24
2.2.1电视监视器的扫描24
2.2.2电视制式27
习题与思考题28
第3章工业相机的核心——图像传感器29
3.1CCD传感器29
3.1.1基本原理和工作过程29
3.1.2线阵CCD图像传感器与面阵CCD图像传感器36
3.2CMOS传感器40
3.2.1基本原理和工作过程40
3.2.2像素单元的电路结构与成像性能44
3.3彩色工业相机47
3.3.1单芯片彩色相机47
3.3.2其他彩色成像方案 50
习题与思考题53
第4章工业相机的性能54
4.1灰度值的产生过程及噪声54
4.1.1灰度值的产生过程54
4.1.2传感器的噪声56
4.2EMVA1288标准与传感器性能评价60
习题与思考题62
第5章工业相机的参数和工作模式63
5.1基本参数63
5.1.1传感器尺寸、像元与分辨率63
5.1.2光学接口67
5.1.3刷新率和曝光69
5.1.4像素深度与像素格式71
5.1.5光谱响应79
5.1.6可变增益范围79
5.2工作模式80
5.2.1相机采集的画幅状态81
5.2.2相机的触发方式81
习题与思考题83
第6章工业相机中的图像信号预处理84
6.1黑电平校正85
6.1.1什么是黑电平，为什么要进行黑电平校正85
6.1.2黑电平校正的原理及方法86
6.2坏点校正88
6.3镜头阴影校正90
6.3.1镜头阴影产生的原因及阴影分类90
6.3.2镜头阴影的校正方法92
6.4平场校正93
6.4.1什么是平场校正，为什么要进行平场校正93
6.4.2如何进行平场校正94
6.5数字增益调节98
6.6白平衡99
6.6.1白平衡及其工作原理99
6.6.2一种自动白平衡算法101
6.6.3工业相机的白平衡设置103
6.7色彩校正矩阵105
6.7.1色彩校正的概念，为什么要进行色彩校正105
6.7.2如何进行色彩校正105
6.8Gamma校正108
6.8.1Gamma校正的背景与原理108
6.8.2Gamma校正的步骤111
6.9颜色空间转换113
6.10图像质量调整115
习题与思考题118
第7章工业相机通信基本原理120
7.1通信系统基本原理120
7.1.1通信系统基本概念120
7.1.2数字数据的模拟信号传输123
7.1.3模拟数据的数字信号传输127
7.1.4数字数据的数字信号传输131
7.2工业相机典型通信方式——千兆网通信基本原理137
7.2.1一根网线传递信息的最基本方法137
7.2.2光纤与无线电编码139
7.2.3时钟同步和曼彻斯特编码140
7.2.4分析实际的以太网编码142
7.2.5成帧的重要性144
7.2.6帧格式146
7.2.7互联网协议149
7.2.8IP和以太网之间的ARP映射关系152
7.2.9基于跳数的路由155
7.2.10TCP160
7.2.11TCP连接流程163
7.2.12OSI模型与TCP/IP 模型164
习题与思考题167
第8章工业相机与计算机的数据传输169
8.1模拟视频信号传输169
8.1.1模拟视频标准170
8.1.2计算机是如何接收模拟视频信号的172
8.2数字视频信号传输180
8.2.1Camera Link181
8.2.2IEEE 1394184
8.2.3USB186
8.2.4千兆网188
8.2.5CoaXPress191
8.3控制信号的传输——I/O接口194
习题与思考题195
参考文献197
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| 內容試閱：
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随着全球经济的蓬勃发展，制造业正经历着前所未有的变革，而在这一变革中，机器视觉技术扮演着至关重要的角色。机器视觉是一种高度自动化的技术，它通过模拟人类视觉系统来识别、测量和分析图像，不仅提高了生产效率，还确保了产品质量的稳定性。
在机器视觉系统中，工业相机是核心组件，它负责捕捉光信号并将其转换为电信号，进而生成数字图像供后续处理。近年来，尽管机器视觉领域的图书很多，但专门针对工业相机原理的图书却很少，现有的资料往往将工业相机作为机器视觉系统的一部分进行介绍，缺乏对其原理的深入探讨。虽然有些图书重点介绍了工业相机中的部分原理，如偏重介绍CCD/CMOS图像传感器或光学成像系统的设计，但都只是针对工业相机某一方面进行的阐述，这种现状导致工业相机原理相关的知识零散不成系统，这无疑限制了读者对工业相机的深层次理解，也影响了读者在实际应用中解决问题的效率。
为了填补这一空白，我们编写了本书，系统地整理了工业相机的相关知识。本书并不是生硬地讲授工业相机的一般原理，而是结合编者及团队人员十余年的机器视觉实践经验，从工程师视角，系统地梳理建立机器视觉系统所必须了解的工业相机原理、参数、指标等，旨在为读者提供一本面向机器视觉系统的、全面且深入的工业相机原理指南。
工业相机作为机器视觉系统的核心，想要理解其与机器视觉系统是如何有机作用与结合的，本质是要弄清楚下面的问题。
光信号是如何通过工业相机转换为电信号的？电信号又是如何在工业相机中传输的？电信号是如何组成一幅图像的？工业相机是如何将电信号（所表示的图像信息）传输到计算机进行显示并供后续处理的？其中，相机与计算机之间的数据传输方式和原理（电信号的通信）是怎样的？相机I/O接口如何输入/输出控制信号？相机与镜头的光学接口（光信号的通信）是怎样的？
上述这些问题是按照机器视觉系统捕获图像信息的时序流程而列出的，因此本书的章节排布整体遵循上述流程而展开，围绕这些核心问题深入讨论。我们相信，随着对工业相机原理的深入理解，读者将能够更有效地构建和优化机器视觉系统。我们希望本书能够成为机器视觉领域的一本经典之作，为推动我国制造业的发展贡献力量。
本书由沈阳工业大学李绍丽、李德健，以及国家管网集团西部管道有限责任公司田野编写，沈阳工业大学任翔宇、葛辰巍、刘航嘉、乞鹏壕、陆园园等参与配图、程序实验，全书由李绍丽负责统稿、定稿。在撰写过程中，我们广泛参考了众多书籍和网络资源，由于网络资料繁多，无法在参考文献中一一列出，特此向所有资料提供者致以诚挚的谢意。
由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，殷切希望广大读者批评指正。
随着全球经济的蓬勃发展，制造业正经历着前所未有的变革，而在这一变革中，机器视觉技术扮演着至关重要的角色。机器视觉是一种高度自动化的技术，它通过模拟人类视觉系统来识别、测量和分析图像，不仅提高了生产效率，还确保了产品质量的稳定性。
在机器视觉系统中，工业相机是核心组件，它负责捕捉光信号并将其转换为电信号，进而生成数字图像供后续处理。近年来，尽管机器视觉领域的图书很多，但专门针对工业相机原理的图书却很少，现有的资料往往将工业相机作为机器视觉系统的一部分进行介绍，缺乏对其原理的深入探讨。虽然有些图书重点介绍了工业相机中的部分原理，如偏重介绍CCD/CMOS图像传感器或光学成像系统的设计，但都只是针对工业相机某一方面进行的阐述，这种现状导致工业相机原理相关的知识零散不成系统，这无疑限制了读者对工业相机的深层次理解，也影响了读者在实际应用中解决问题的效率。
为了填补这一空白，我们编写了本书，系统地整理了工业相机的相关知识。本书并不是生硬地讲授工业相机的一般原理，而是结合编者及团队人员十余年的机器视觉实践经验，从工程师视角，系统地梳理建立机器视觉系统所必须了解的工业相机原理、参数、指标等，旨在为读者提供一本面向机器视觉系统的、全面且深入的工业相机原理指南。
工业相机作为机器视觉系统的核心，想要理解其与机器视觉系统是如何有机作用与结合的，本质是要弄清楚下面的问题。
光信号是如何通过工业相机转换为电信号的？电信号又是如何在工业相机中传输的？电信号是如何组成一幅图像的？工业相机是如何将电信号（所表示的图像信息）传输到计算机进行显示并供后续处理的？其中，相机与计算机之间的数据传输方式和原理（电信号的通信）是怎样的？相机I/O接口如何输入/输出控制信号？相机与镜头的光学接口（光信号的通信）是怎样的？
上述这些问题是按照机器视觉系统捕获图像信息的时序流程而列出的，因此本书的章节排布整体遵循上述流程而展开，围绕这些核心问题深入讨论。我们相信，随着对工业相机原理的深入理解，读者将能够更有效地构建和优化机器视觉系统。我们希望本书能够成为机器视觉领域的一本经典之作，为推动我国制造业的发展贡献力量。
本书由沈阳工业大学李绍丽、李德健，以及国家管网集团西部管道有限责任公司田野编写，沈阳工业大学任翔宇、葛辰巍、刘航嘉、乞鹏壕、陆园园等参与配图、程序实验，全书由李绍丽负责统稿、定稿。在撰写过程中，我们广泛参考了众多书籍和网络资源，由于网络资料繁多，无法在参考文献中一一列出，特此向所有资料提供者致以诚挚的谢意。
由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，殷切希望广大读者批评指正。
编者2025年3月
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