生物医学成像：机器视觉摄像头技术规格选择及计算方法指南

要考虑的应用特定因素

分辨率与色彩精度

需的分辨率取决于样品中目标结构相对于摄像头像素大小的放大率；也就是说，显微镜应用的高分辨率可以

通过 2MP、25MP 或介于这两者之间的摄像头来实现。它取决于光学元件对样品中目标结构进行的相对于摄像

头像素大小的放大率；为了选出能实现需分辨率的摄像头，首先要确定待解析样本中小结构的尺寸。

然后将其乘以光学系统中的镜头放大率。从而得出投射到摄像头传感器上的结构的尺寸。

如果结构的尺寸至少是摄像头传感器上像素的 2.33（尼奎斯特）倍大小，那么摄像头可以解析此机构。例如，

如果这些投射的结构的尺寸是 ~8um，那么 3.45um 像素的摄像头可以解析这些结构。测量分辨率还可以用其

他方法（如线对数），但上述方法可以通过简单计算，找到用于测试的摄像头选项。

组织学、细胞学和细胞遗传学等成像应用使用较大范围白光（~400 nm 至 700 nm），或使用此范围内的一种

选定波长（例如，565 nm）。如果这批样品中的样本不是活动的（即固定不动的），则可以暴露于亮光下，不

会有污渍褪色或样品被杀死的风险。这种情况下，摄像头的主要要求是高分辨率和色彩还原度。反过来说，弱

光灵敏度不是一个重要因素。如需查找高分辨率型号，请使用我们的 FLIR 机器视觉摄像头选择器筛选并排列

百万像素。

灵敏度、量子效率及动态范围

使用活体样本的成像应用的挑战是避免样本在太强光线下过度曝光，否则会使荧光分子褪色或杀死样本。这些

应用通常使用一种称为落射荧光的技术。落射荧光技术可用于固定样本和活体样本。有的标本很难获得或价格

昂贵，而且制作样本的材料和人工费用很高。因此，能保护样品质量的系统有助于降低这些成像应用的持续成

本。

落射荧光使用经过过滤的高能量波长，以刺激样品发出低能量波长。低能量波长再经过过滤返回相机。这种情

况下，可以对样品使用强度和破坏性强较弱的光线，因此的要求是灵敏度。即便发射光能量较低，具有出

色灵敏度的照相机也可以提供高质量的图像。

如需查找具备灵敏度、在弱光条件下性能良好的型号，您可以侧重于以下三种技术规格：灵敏度、量

子效率以及动态范围。灵敏度就是得到相当于传感器观测噪声之信号需的光子数，值越小越好。量子

FLIR 型号选择器筛选并查

找值。

Oryx 资源、Blackfly S USB 资

源、Blackfly S GigE 资源Firefly 资源。

关于 EMVA 成像性能标准及对比型号灵敏度的方法，请参阅如何评估摄像头灵敏度。

因素综合

对于同时使用白光和落射荧光的应用，请查找拥有 Sony 全新转换增益功能的摄像头型号，此功能可以优化传

感器，实现高灵敏度或高饱和容量。弱光环境较高的转换增益，因为在此条件下，读取噪声被更大程度地

弱化，从而产生较低的灵敏度阈值，非常适合在短时曝光下检测弱信号。强光条件下饱和容量得到了

化，获得的动态范围得以增强，因此稍低的转换增益是这种情况的理想选择。动态范围将受限于 12 位

ADC。

《机器视觉传感器综述》。如需帮助您选择适合特定应用

的摄像头，请联系

选择适合的摄像头

选择摄像头时，较新的 CMOS 传感器是个很好的出发点。较新的传感器通常性能更好（价格可能还更低）。

另外，如果针对的应用需要在几年内购买多个摄像头（如持续生产诊断仪器），那么就要选择生命周期不会很

快结束的摄像头——否则可能要承受提前设计替换摄像头的费用。

FLIR 生产的机器视觉摄像头变型有过 200 多种，广泛应用于采用 CMOS 传感器的三大系列：Blackfly

S、Oryx 和 Firefly。

Blackfly S 系摄像头的传感器、外形尺寸及接口为广泛。这些摄像头提供 USB3 和 GigE 型号，功能广泛，

设计初期易于整合。板级 Blackfly S 型号是全功能盒装产品的微型版本，特别适合空间受限和嵌入式的应用。

其功能广泛，高，分辨率可达 24MP，是生物医学和生命科学应用的。

Oryx 摄像头系列拥有适配快 10GigE 接口的高分辨率传感器，能够以 60FPS 的速度捕捉 4K 分辨率、12

位的图像。Oryx 的 10GBASE-T 接口是经过证明且广泛部署的标准，能够在线缆长度过 50 米的经济实惠的

CAT6A 上或者长度过 30 米的 CAT5e 上提供可靠的图像传输。

Firefly 摄像头系列的外壳尺寸娇小、重量轻、功耗低且价格实惠。Firefly DL 型号还能够运行已经过训练

的神经网络，可用于物体检测或分类。

有 FLIR 机器视觉彩色摄像头都可以通过不同的白平衡选项的形式自定义色彩还原，并使用特殊色彩校正矩

“应用 Blackfly S 和

Spinnaker 的白平衡”“应用 Blackfly S 和 Oryx 的色彩校正”。

Spinnaker SDK 进行

控制和编程，它们自一开始设计时就以轻松开发与部署为理念时，确保我们能更快进行应用开发和测试。

如需进一步缩小摄像头型号选择，可使用 FLIR 网站的机器视觉摄像头选择器，其中多个可用的筛选条件包括：

查看机器视觉摄像头选择器

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关于菲力尔公司（FLIR Systems, Inc.）

菲力尔公司（FLIR Systems, Inc.）成立于1978年，是一家的工业技术公司，专注于开发面向、

工业和商业应用的智能传感解决方案。菲力尔（FLIR Systems）的愿景是成为“世界第六感”，创造技术，帮

助人士做出更明智的决策，拯救生命、改善生活。