曝光时间对成像质量的影响

在任何工业相机应用中，相机的曝光时间是设置的关键。在任意的情况下，由于我们拍摄物体的移动，生成的图像可能会模糊。为了最大程度的优化图像质量，可以计算最小曝光时间来消除模糊并最大化拍摄亮度。在这篇文章中，将帮助了解曝光时间对图像质量的影响并避免它。

曝光时间或快门速度是让光线落在图像传感器上的时间。曝光时间越长，就越能“曝光”传感器为像素充电以使其更亮。快门速度通常以几分之一秒的形式给出，例如摄影相机中的 1/60、1/125、1/1000秒。在工业相机中，曝光时间通常以毫秒为单位，只是快门速度的倒数。（即1/60秒=0.0166秒或16毫秒）。

模糊是当物体相对于传感器移动并在曝光时间内移动跨越2个或更多像素时所得到的。

当拍摄移动速度超过在曝光时间内可以完全静止运动的物体时，就会看到这一现象。在左边的图像中，可以清晰的拍到运动员，但是球移动得非常快，导致看起来很模糊。本例中的曝光时间为 1/500 秒（2 毫秒），但在此曝光期间球移动了许多像素。

快门速度越快，物体相对于它开始的位置移动的可能性就越小。在机器视觉中，相机绝大多数情况下是固定的，所以它们不会移动，但担心的是物体在曝光时间内移动所产生的影响。

根据应用场景的不同，图像处理可能对模糊敏感，也可能不敏感。例如，假设相机横向上的分辨率为2448像素，而传感器上的呈现出来的物体为1000像素。在曝光期间，被拍摄的物体移动1个像素，则在传感器上呈现出来的图像就整体偏移了1个像素，这就是“像素模糊”。

快门速度越快，物体相对于它开始的位置移动的可能性就越小。在机器视觉中，相机绝大多数情况下是固定的，所以它们不会移动，但担心的是物体在曝光时间内移动所产生的影响。

根据应用场景的不同，图像处理可能对模糊敏感，也可能不敏感。例如，假设相机横向上的分辨率为2448像素，而传感器上的呈现出来的物体为1000像素。在曝光期间，被拍摄的物体移动1个像素，则在传感器上呈现出来的图像就整体偏移了1个像素，这就是“像素模糊”。

在大多数情况下，都需要没有像素模糊的清晰图像。要计算合适的曝光时间，需要注意以下几点：

l 以像素为单位的相机分辨率（沿行进方向）

l 视野（FOV）

l 物体的速度

l 曝光时间

然后，就可以使用以下公式计算对象在曝光期间将移动多少像素：

B = Vp * Te * Np / FOV

B = 以像素为单位的模糊

Vp = 物体的速度

FOV = 运动方向的视野

Te = 曝光时间（以秒为单位）

Np = 跨越视野的像素数

光虎视觉认为，在大多数情况下，产生超过1个像素的拖影时，模糊就会成为一个问题。在精密测量中，即使是1个像素的模糊也可能太多，需要使用更快的曝光时间。

【来源：光虎视觉内部培训资料】