先买一台 1200 万像素的相机,装上再算精度,发现还是不够;或者精度够了,节拍却掉下来。这两种情况的根因是同一个:选相机的顺序反了。
反推四步
- 第一步,精度:要测的最小特征或最严公差是多少。不是「大概 0.05 mm」,而是「槽宽 2.00 ±0.05」。
- 第二步,每特征几个像素:测量类每个特征至少 5 个像素(边缘取 3–5 点拟合更稳),有无判断至少 3 个。
- 第三步,算像素数:总像素宽 = 视野宽 ÷ 每像素当量。
- 第四步,选型号并验节拍:分辨率定了,再看帧率与曝光能不能满足节拍。
算一个例子
视野 100 mm,要测 0.05 mm 的槽宽。按 5 个像素覆盖特征:每像素当量 ≤0.01 mm,需要 10000 像素宽。1200 万像素的相机是 4096×3000,不够 —— 要么把视野缩到 40 mm,要么上两台相机,要么接受更低的测量置信度。这个账在选型阶段算,只要五分钟;装完再算,就是改方案。
| 精度目标 | 每像素当量(5 像素) | 100 mm 视野所需像素宽 | 结论 |
|---|---|---|---|
| 0.2 mm | 0.04 mm | 2500 | 500 万像素够用 |
| 0.05 mm | 0.01 mm | 10000 | 1200 万不够,需缩视野或双相机 |
| 0.01 mm | 0.002 mm | 50000 | 常规面阵做不到,考虑线扫或显微成像 |
代价:三角不能全要
分辨率上去,像素变小,单像素进光量下降,灵敏度变差,曝光要加长;曝光加长,运动模糊与节拍变差 —— 拖影怎么算,见频闪与曝光同步。分辨率、灵敏度、节拍是一个三角,选型时要明确牺牲哪一个。
边界
亚像素拟合能把边缘定位做到 1/10 像素,但这是「在已有信息里插值」,不是「凭空造信息」。像素当量太粗,边缘已经糊了,亚像素拟合出来的是平滑的假精度。用亚像素去补视野不足,是这类方案最常见的自欺。
分辨率由精度和视野两个数夹出来,不是越高越好。