高清电子工业内窥镜成像清晰的两大要素

2022-09-23 10:39:53

高清电子工业内窥镜是工业可视化检测的得力助手，具有画面清晰、便于数字化管理的特点，擅长探查工业设施内表面不连续缺陷，例如：裂纹等。但市面上有的内窥镜，却存在“画面不清晰、有噪点、失真”等问题，这是怎么回事呢？影响成像清晰效果的要素到底有哪些呢？这主要包括硬件和软件两个方面，涉及：传感器和图像处理功能等，下面分别说明。

1. 传感器是决定清晰度的核心要素。所述传感器是指电子内窥镜视频探头前端的摄像头，主要有CCD和CMOS之分。它们在结构复杂度、感光面积、放大器应用方式等方面的差异，使得它们在内窥检测成像的性能上也存在一些差别。

首先，由于工艺的差异，CMOS每个像素都包含由晶体管和感光二极管等组成的放大器等电路，这使得CMOS像素不仅结构复杂，而且感光区域远小于像素点本身的表面积，因此在相同面阵下，应用于电子内窥镜的CMOS传感器，其像素值和灵敏度往往都低于CCD，在内窥探查过程中就会表现为场景细节以及细微缺陷的呈现能力是不同的，例如CMOS对于细小裂纹等缺陷的轮廓还原度不够真实。

其次，由于CMOS传感器大量使用放大器（每个像素点都有），而属于模拟电路的放大器其输出结果很难保持一致，相比较，CCD传感器只有一个放大器，因此CMOS的噪声大于CCD，应用于工业内窥镜检测上，就会表现为对图像品质的影响。

当然CMOS在低成本、低功耗方面比起CCD占有优势，因此目前市场上使用这两种传感器的电子工业内窥镜都有，在成像清晰度以及价格等方面各有千秋。这与数码相机市场比较类似，主流数码相机厂商（索尼、佳能、奥林巴斯等）多采用CCD，而面向家庭或个人的低端市场基本都采用CMOS，这样能够更好地满足不同层面的需求。

高清工业内窥镜

2. 图像处理功能为清晰度锦上添花。高清电子工业内窥镜不管是采用CCD还是CMOS，毕竟是一次从现实场景到数字视频的转换过程，如何才能实现近乎真实的高还原度，除了硬件传感器自身性能外，软件的图像处理功能也有明显的辅助作用。因此比较高端的高清电子内窥镜往往都可以配置功能丰富的图像处理工具包，从而在面对复杂的内窥检测场景时：明暗不一的腔体、转动的叶片、容易反光的光滑金属材质......都能呈现一贯的清晰画质。

例如：韦林电子工业内窥镜 Mentor Visual iQ 不仅有120万CCD像素的高清分辨率，还有基于软件的图像工具包，包括：自动调整内窥镜摄像头增益和曝光的亮度控制、使光照不足区域内动态图像更清晰的长曝光、降低图像噪点的自适应降噪、有针对性地提升暗部区域亮度的暗部增强、修正广角光学物镜转接头成像边缘弯曲的失真校正、类似相机底片效果的负片、以及高动态范围调节等。下面举一个具体的例子。

自适应降噪（ANR, Adaptive Noise Reduction）是一种信号处理算法，可以将多达128帧图像进行均衡处理，以降低可见的图像噪点。Mentor Visual iQ 在图像定格和捕获的过程中，都可以自动使用自适应降噪功能，对于动态图像也没有问题，只要保持摄像头相对静止就可以发挥ANR的作用。该功能主要应用于大腔体检测，比如：大型涡轮燃烧室和压力容器等，因为环境较暗会导致噪点较重，ANR可以减少噪点，避免对内窥检测带来干扰。以下左图是没有启用ANR的检测画面，右图是启用后的。

高清电子工业内窥镜成像清晰的要素

综上，虽然市面上有高清电子工业内窥镜、高清内窥镜、百万高清之类的多种叫法，但是成像清晰度是客观存在的，它取决于实实在在的硬件传感器性能和软件功能，对于购买者来说，深入了解这些也许并不现实，特别是对硬件，但是可以通过实际检测应用中的体会切实感受到，是不是自己想要的高清品质。

北京韦林意威特工业内窥镜有限公司销售韦林工业内窥镜，美国进口工业内窥镜品牌，主要产品包括手持式高清工业视频内窥镜、进口内窥镜、原GE内窥镜、直杆内窥镜、光纤内窥镜、管道爬行机器人等。

高清电子工业内窥镜成像清晰的两大要素