智能相机在生命科学中的应用

智能相机将相机与图像处理和机器视觉程序结合在一起。它们通常用于空间有限或没有空间安装单独控制器的生命科学应用，如用于离线细胞检查的高端数字显微镜，用于包装和药理学产品的条形码读取。

视觉传感器被认为是低端智能摄像头，但它们有独立的控制器。它们可以处理许多相同的应用程序，执行类似的简单任务，并且在有空间放置单独的控制器时，与成熟的智能相机相比，它们具有许多优势。

智能相机控制器是计算机或微处理器，它在相机本身处理图像，而不是将图像传输到pc或单独的处理器。它们也可以被称为智能摄像头或嵌入式视觉处理器，对于希望将控制器集成在一个包中的客户来说非常方便。智能相机行业在过去十年中不断发展，在前端拥有光学、照明和相机，处理器、通信和数字I/O都集中在一个紧凑的单元中。

它们有助于最大限度地降低机器视觉系统其余部分的复杂性，在使用多个摄像机时减少对单独pc或多个照明源的需求。使用低成本的智能摄像头还可以在多个摄像头系统中提供价格优势，有效地将pc的成本分摊到多个单元。

智能相机是独立的，但也用于多个相机应用程序，具有单独的控制器，允许它们执行单独的任务或一起工作。控制器就像一个控制独立智能摄像头的主大脑。小瓶检查就是这样一个应用。顶部的一个摄像头观察药瓶的瓶盖，其他不同角度的摄像头观察药瓶的侧面。这些类型的系统是寻找存在/不存在，或检查外观以确保没有污染物，确定颜色，强度，执行宽度测量或计数对象或边缘，或执行识别读取1D或2D条形码或使用OCR工具。

在临床或诊断仪器或分析化学应用中，有一台专用于用户界面的PC，智能相机可能无法提供空间优势。但是，如果需要降低软件复杂性和分离功能，它们提供了能够从客户的软件中卸载一些处理或验证功能的优势。根据用户想要做什么和所需相机的数量，智能相机和电脑可能或多或少具有优势。

生命科学领域的客户使用智能相机的另一个原因是他们手头已经有了智能相机。在其他应用程序中，使用智能摄像头来读取条形码和运动控制(有时被称为成像仪)可能是有意义的。

生命科学用户考虑智能相机的首要考虑因素

首先要考虑的是系统是否能够获取所需的特性和细节。相机应该能够执行所需的任务。有些应用可能涉及读取颜色。其他可能需要读取代码或标签的位置或位置探头的深度。

很多时候，智能相机所能做的事情远远超出了特定应用程序的需求。重要的是要考虑现在和未来的实际需求，而不是购买具有从未使用过的功能的智能相机，从而增加成本。

如果相机将用于验证代码和查看位置，则可能没有理由添加颜色。添加颜色通常不会给智能相机硬件增加太多成本，因为单色相机和彩色相机之间的价格差异并不大。但这可能会给软件或检查工具增加很多看不见的成本、分析颜色的时间和意想不到的工程时间。

在任何机器视觉系统中，一个关键的考虑因素是为什么要使用智能相机。是为了减少人为错误吗?增加吞吐量?在生命科学行业中，检验数据的跟踪和跟踪是非常重要的。机器视觉系统现在有能力将数据发送到ftp服务器或将成像数据输出到pc。跟踪和追踪是通过软件完成的，但一些智能相机也有输出这些信息的能力。

智能相机还应该能够在需要的地方输出所需的数据。了解要输出的信息类型和所需的连接类型有助于确定执行简单任务、功能和I/O选项有限的简单智能相机(如某种以太网)是否适合，或者是否需要更复杂、功能强大的系统或单独的控制器。

最适合生命科学应用的相机

客户所需的分辨率和包装尺寸限制了生命科学客户可以使用的智能相机的类型。在许多检查、代码阅读和3D高度映射中，查看物品的斜坡或角度或厚度，如医用绷带上的布覆盖凝胶检查，较小的摄像机更好。生命科学中的许多产品都很小，例如植入式产品、样品、载玻片或试管，并且通常使用占地面积小的高分辨率智能相机。

在计算机视觉中使用较多的3D方面，相机尺寸有更多的余地，因为它们通常不受限制。但智能3D相机的数量是有限的，很少有制造商提供它们。

并非总是需要高分辨率的智能相机。彩色版本使用大量的处理能力来处理颜色信息，并产生大量的热量。智能相机的分辨率范围很广，因此它们能够分辨或捕捉到客户正在寻找的功能。

彩色还是单色?

单色智能相机通常用于需要精确测量产品。它们提供了更高分辨率的图像，因为像素上没有过滤器来提取颜色信息，而且它们的成像处理速度略快。它们通常比彩色相机便宜一点，但也便宜不了多少。

彩色智能相机可以提取单色相机无法提取的特征，而且速度相对较快。它们用于生命科学行业的ID读取和检查应用。在许多情况下，带有单色工具的彩色智能相机可以在不使用真彩色的情况下读取对比度信息。这种类型的设置为生命科学行业的客户提供了灵活性，在检查系统已经开发、批准和冻结后，需要“精确更换”，而不是其他行业允许更换兼容部件。

智能相机制造商根据其专用传感器的可用性来控制特定智能相机的生命周期。如果它们依赖于商业产品，传感器类型的变化可能比机器允许的变化快。

数字还是模拟?

大多数生命科学应用都使用数码智能相机。模拟输出主要用于需要连续反馈的应用，如跟踪物体的边缘或反馈位置以调整系统的速度，但在生命科学行业的视觉系统中，模拟需求并不多。

模拟智能摄像机更多地用于测量领域，用于监控和人机交互。但数码智能相机正以更快的速度和更高的分辨率接管检查和监控过程。成本差异也在缩小，因此数字化也将很快成为监控应用的首选。

CMOS或CCD -哪种传感器类型?

过去，CMOS技术较低，成本较低，通常用于低端智能相机。但随着技术的发展，CMOS传感器在更高速度下的性能已经等同于CCD传感器。如今许多新的智能相机都使用CMOS。只要相机能提供客户所需的分辨率和速度，传感器类型通常并不重要。

在已安装的智能相机底座上，可以很好地结合两者。随着越来越多的芯片供应商放弃制造CCD，智能相机市场上的几乎所有选项都将由CMOS控制。由于在智能手机和其他行业的广泛应用，CMOS传感器的价格已经下降，而且CMOS芯片的产量很高，因此与仍仅在某些应用中使用的ccd相比，CMOS传感器非常具有竞争力。

智能相机成本

智能相机的价格差别很大。简单的视觉传感器的基本系统成本约为1000- 2000美元。有些相机和视觉传感器处于2000- 3000美元左右的灰色地带，可以灵活地解决多种应用，但大多数智能相机的起价在4000美元左右，并在此基础上不断上涨。

照明、镜头和分辨率决定了智能相机系统的最终价格。一个标准的640x480相机和基本的灯光设置大约需要5000美元。500万至2100万像素左右的高分辨率系统售价在2万至3万美元之间，具体价格取决于照明和镜头。

生命科学行业中智能相机、条形码阅读器和基于激光的测量设备的定价具有竞争力。但是，汽车行业享有更有竞争力的价格，因为这项技术更多地用于生产线，制造商和供应商可以提供更大的折扣。生命科学市场的使用更多地基于图像，智能相机不仅读取代码，而且能够提供有关产品的多种类型的信息。因此，需要的智能相机更少，这意味着价格还没有受到数量的影响。

主要挑战

任何视觉系统的主要目标都是正确地照亮目标并获得所需的对比度。如果色差很小，或者在成像难以发光的弯曲或闪亮部件时，这可能是一个挑战，这在生命科学行业经常是这种情况，使得照明成为被要求解决智能相机问题的供应商的头号障碍。供应商提供的照明系统与智能摄像头一起使用，可以从不同角度照亮目标，并产生阴影来突出不同高度的物体，比如划痕。

智能相机在生命科学行业面临的另一个挑战是确保个人数据的安全。现在，一个带有条形码的非常小的物体可能包含许多个人信息，这些信息可能受到各种医疗保健或隐私法的保护。如何存储和传输与测量相关的个人数据，以及是否存在数据滞后正在成为一个重要的挑战。智能相机被用来拍摄图像，并证明有什么东西存在或缺失。对于提交血液样本的用户来说，条形码中的数据量可能会成为问题，而如何处理数据在存储之前的保存时间是客户日益关注的问题。他们可能不希望数据存储在不同的地方，而只希望它存储在他们的驱动器上。

生命科学应用增长最快

条形码读取仍然是智能相机和视觉传感器在生命科学中增长最快的应用，无论是在工业还是视觉市场。有许多应用程序跨越了视觉系统所需的界限。不再需要专门用于条形码读取或成像的系统。

视觉传感器现在带有被视为智能相机工具的工具。它们帮助视觉传感器系统和检测工具在困难的表面上发现、旋转和读取1维和2维条形码，同时读取非常小的代码或许多代码。他们验证位置，读取标签上的文本，在小瓶上填充水平，在瓶盖上放置，并查看整个托盘的血液样本，一次读取9个代码，以提供代码读数和潜在的代码位置，以便机器知道是否有任何缺失。这一领域为智能相机和视觉传感器提供了很多机会。通常，供应商能够在视觉传感器系统上定制工具集选项，以提供90%的客户需求，这比完整的智能相机更易于使用，成本更低。