醫療工業相機選型

       新的芯(xin)片和接口技術的快(kuai)速發展在很(hen)大(da)程度上是受消(xiao)費(fei)者(zhe)驅使的，而且它(ta)對使用相機的醫療產品的開發(fa)影響也較大。由(you)於市場上的芯

片和接口琳琅滿目，為醫(yi)療(liao)應用選(xuan)擇(ze)一(yi)款正(zheng)確的相機變得越(yue)來(lai)越困難。很多情(qing)況(kuang)下，做(zuo)出決定(ding)時必須考慮各種各樣的因(yin)素，有些(xie)是特

定於應(ying)用的因素，有些則是(shi)一般因素。

      主要標準包括：

      (1)尺寸和(he)外形

       尺寸和外形是選擇相機的一個決定性因素(su)。如果相機要用作外部(bu)圖(tu)像芯片(例(li)如用於監控操作)或顯微鏡(jing)相機，則設(she)備必(bi)須安裝在穩定

的外殼上。如果相機直接集成到(dao)設備中，則(ze)空間是更加重要(yao)的考慮因素，用戶會更(geng)為注(zhu)重其緊湊性和尺寸。此外還需考慮接口和線(xian)材

接頭。側向USB端口需要更多布線空間，而(er)采用超柔性扁平(ping)線纜的基(ji)於(yu)LVDS的接口則可以安裝在非(fei)常有限的空間內。機器視(shi)覺相機十分

堅固，可在工業(ye)環境中使用。與消費者相機不(bu)同，機器視覺相機在設計時便考慮(lv)了(le)芯片間距、相機變(bian)形以(yi)及對(dui)視場(FOV)的相關影(ying)響(xiang)等因

素。這是確保(bao)圖像數(shu)據(ju)的高度穩(wen)定性(xing)和重現性的必要條件。

      (2)相(xiang)機環境

      相機環(huan)境和部署場(chang)景是決策(ce)過程中需要考(kao)慮的相關因素。相機經常麵臨(lin)各(ge)種光線條件。機器視覺相機可(ke)使用軟件調(diao)整相機設置以適(shi)應不同

的環境(jing)條(tiao)件，而不是使用兩個相機。對於典(dian)型的機器視覺相機軟件，這(zhe)意味著可以控(kong)製(zhi)曝(pu)光(guang)時間、觸發信號和白平衡(heng)等參(can)數。

     (3)相機芯片、

     光學芯片是Z重要的組(zu)件之一。根據要檢測的對象，集成(cheng)芯片必須能(neng)夠從(cong)Z小閾值(zhi)距(ju)離外捕獲全(quan)分辨率圖像(xiang)。相機用於診斷時(shi)，高靈

敏(min)度芯片可實(shi)現高達(da)2000萬像素的分辨率(lv)。

     幀(zheng)速率也是應用專用。如果需(xu)要捕捉允(yun)許(xu)用戶(hu)交(jiao)互的實時圖像(例如(ru)顯微鏡相機)，則通常(chang)需要幀速率為(wei)25-30 fps的芯片，以實現流體(ti)圖

像重(zhong)現。相反，對於固定樣(yang)本的檢查(cha)和分析，幀速率則無關緊要。

     但是，需要考慮其他衡量標準，如芯片類型。對於大部分(fen)應用(包括(kuo)眼科所用的屈(qu)光計)而言，黑白芯片是正確的選擇。在(zai)其他應用中，例如記

錄眼(yan)底(視網膜)的圖像時，檢查對象的顏色對分析過程很重要。這一點(dian)在診斷應用（例如眼科、病(bing)理(li)學(xue)和皮膚病學應用）中尤為普遍。相機能

否提供準確(que)的顏色(se)還原是另一個重要因素

      在弱光(如熒光)條件下工(gong)作的應用需要量子效(xiao)率高(gao)、暗噪(zao)聲(sheng)和讀出(chu)噪聲都(dou)很低(di)的特殊芯片(pian)。此(ci)外，低噪聲和大光敏麵(mian)像素也是弱光條

件應用需要考慮的因素。

      與消費領域的相機相比(bi)，機器視覺(jue)相機的另一個優勢是成像質量(liang)。機器(qi)視覺相機具有直接板載計算單元進行與處理。這項技術已經

經過(guo)多(duo)年的完善，可以處理占用大量CPU的操作，如去(qu)拜(bai)耳化、去噪和修正算法(fa)。在Z好的情況下，計算單(dan)元使用FPGA(現場可編程門陣

列(lie))通過其(qi)接口及(ji)時轉發圖像數據。

       而且，機器視覺相機的一個主要優(you)勢(shi)是參數的透明性。消費領域相機的芯片讀出通常涉及黑(hei)匣子(zi)過程，其中包(bao)含大量後(hou)處理，而機器

視覺相機的開發商則可以完全控製相機設置。

       此外，極其重要的是：機器視覺相機芯片專為實現24小(xiao)時運行而設計。標準相機在連續使(shi)用數小時後就開(kai)始出現(xian)故(gu)障(通常表現為圖

像缺(que)陷和丟(diu)幀)，而機器視覺相機芯片則可以多年不間斷運行(xing)而不受限製。

      (4)接口、

       千兆網(GigE)是Z普遍的機器視覺相機接口。GigE技術(shu)也是醫療應用中(zhong)Z常運用的技(ji)術，因為它與長線材和標準網絡架構兼容。近(jin)年

來，USB3的即(ji)插即用功能也(ye)越來越受歡(huan)迎。機器視覺18款禁用软件黄台app破解版的製造商(shang)專門針對通過GigE和USB3端口傳輸圖像數據建立了標準：GigE 

Vision和USB3 Vision。這些協議更加(jia)精簡(jian)和穩定，可以快速傳輸圖像數據流。

       對於體積(ji)較小的便攜式設備，帶寬不僅是選擇接口的關鍵因素，同(tong)時也是圖像處理環境的關鍵因素。例如，在立體應用中，應首選基於LVDS的接

口。這些接(jie)口可以直(zhi)接集(ji)成到客戶處理器板上(shang)的計算單元(如FPGA)，以迅速解決(jue)特(te)定的計算任務(wu) — 而不增加CPU負(fu)載。基於LVDS的接口也采(cai)

用扁平線纜(lan)。這些線材(cai)極具柔(rou)性，非常適合在狹小空(kong)間中安(an)裝設備。

       (5)鏡頭、

        確定了相機、光源、處理單元和算法規格後，下一步(bu)通(tong)常是對鏡頭要求(qiu)進行分類。生(sheng)產定製鏡頭(tou)可能需要數年(nian)時間(jian) — 因此在開發過程

的初期選擇鏡頭愈(yu)加重要。一些機器視覺相機製造商提供匹(pi)配鏡頭和相應的線材。這種“一站式購(gou)物”模式可節省時間和重要的開發

資(zi)源，同時還可以降低出現供應商問題的風(feng)險(xian)。

      (6)平台的預期使用壽命

      一個(ge)平台的預期(qi)使用壽命是選擇某一製造(zao)商相機的另一個重要方麵。對於手術領域(yu)的應用，尤其是眼科和醫療診斷，漫長而艱(jian)難的認(ren)

證流程(cheng)(ISO、FDA)通常要求產品(pin)周期可以持續十年。因此，相機製造商組織供應商網絡，確保產(chan)品可長期供貨更為重要。事實上，這一標(biao)

準極為重要，因此醫療產品製造商通常會跳過技術創新環節，而偏向於生產他們(men)有信心在較長時間內可用的產品。

       (7)定製選項(xiang)。

        機器視覺相機製造商習(xi)慣於對他們的相機進行調整，以適應客(ke)戶的需求。這種靈(ling)活性在醫學領域尤(you)為重要。例如，如果一個產品被認證

為醫療產品，則在相應的開發階段該(gai)客戶的固件必須固(gu)定不變，為客戶提(ti)供(gong)的新款相機全部使用該固件。在許多情況下，相機還(hai)必須

能夠適合標準(zhun)化醫療產品外殼(ke)，其中涉及針對特定的客戶對材料、標簽和顏色進行調整。

      總結

      因此，機器視覺相機和製造商非常適合醫療市(shi)場：

      1. 經久耐用的相機：外(wai)殼穩定、芯片位(wei)置(zhi)更精確、製作質量良好

      2. 穩定、更新(xin)的軟件可調整相機以適應不同的光線/應用環境 — 使用方法高度透明(沒有消費級相機模塊的黑匣子方法)

      3. 有多種芯片和接口技術可供選擇，加上良好(hao)的支持(chi)，可確保快速高效集成和快速(su)投放市場

      4. 機器視覺相機提供精確、持久(jiu)、可複製的圖像，能夠反映對象(xiang)的真實顏(yan)色；消費級相機則依(yi)靠算(suan)法來改善圖像質量

      5. 價格平易近人的CMOS芯片已成為CCD芯片的替代品

      6. 機器視覺相機具有專門用於圖像傳輸(shu)的GigE Vision和USB3 Vision接口

      7. 通過LVDS等(deng)新接口技術，可將視覺係統安裝(zhuang)在極為狹(xia)小的空間中(例如便攜式設備、立體視覺)

      8. 一站式購物(wu)：可從同一供應商獲得相機、鏡頭和線材，Z大限度減少供應商問(wen)題 

      9. 機器視覺相機製造商可以在很多年內提供長(zhang)期存在的軟件和硬件平台

     10. 客戶特定應用(顏色、標簽、材料等)可作為附加服務實施