産業用カメラの選び方 　(1)必要な画素数編

カメラやレンズを選定する際には、画素数、画角(ワーキングディスタンス)、露光時間(FPS)など、さまざまなパラメータを考慮する必要があります。
そして、これらの要素を適切に考慮しないと、期待する性能が得られない、過剰なコストをかけてしまうなど、プロジェクト全体に影響を及ぼす可能性があります。

ケイエルブイ大学　マシンビジョンコースでは、以下の項目に関して、計算ツール、選定方法、計算の方法などを解説します。

カメラの選定にお困りの際には、ケイエルブイまでお問い合わせください。

【計算ツール】必要な画素数を自動で計算

検出対象のサイズと視野幅が与えられれば、必要な画素サイズと画素数を計算できます。
以下のツールで計算が可能です。

【選定方法】検出したいものを検出するための必要画素数の求め方

解像度は大きければ大きいほど、画像を細かく記録できるため精度が向上しますが、データ量の増加、処理速度の低下、価格の上昇などデメリットも存在します。
そこで、カメラを用いたシステムを構築する際に解像度の選定が重要になります。

今回は、観測対象や検出対象を正確に捉えるために必要な最低限の解像度の求め方をご紹介します。

①検出対象のサイズを2x2画素で捉える必要がある。

まず、検出対象を確実に捉えるためには、2×2画素以上で撮像することが必要となります。
これは、対象が1画素だけに依存する場合、位置やずれの影響で検出できない可能性があるためです。
例えば、検出対象の幅が画素サイズと同じ場合、対象が画素の中心に重なれば検出できますが、半画素ずれた場合には見逃してしまいます。

また、撮像の際のノイズや撮像誤差の影響があることも考慮すると、1画素では確実に欠陥をとらえることは困難で、2×2画素以上で対象を撮像することで確実に検出することが必要となります。

このことから、 ”検出対象のサイズ”を少なくとも2×2画素で撮像するために"必要な画素のサイズ”は、以下の計算式で求めることができます。

例：検出したい最小欠陥サイズが φ0.1mm の場合、以下の計算から、"必要な画素のサイズ”は 0.05mm/画素となります。

②視野幅と画素幅から画素数を求める。

次に、視野幅を決定すれば、視野幅を必要な画素幅で割ることで、必要な画素数を計算することができます。

この時、計算に使用する視野幅には若干の余裕を持たせることを推奨します。
余裕を持つ理由は、「被写体が動いた際のフレームアウトを防ぐ」、「撮影後の構図調整が可能になり、カメラ位置修正の必要性が減少する」、「視野端におけるレンズの歪みによる画質の劣化の影響を受けないようにする」などです。

”視野幅”と先ほど求めた"必要な画素のサイズ”から”必要なカメラ画素数”を求める計算式は以下のようになります。

例：視野幅が 100mm、必要な画素のサイズが 0.05mm/画素 の場合、以下の計算から、必要な画素数は2000画素と求めることができます。

【確認箇所】カメラの仕様で画素数を確認

カメラを選定する際には、仕様には、「画素数」や「解像度」という形で記載されます。

①画素数/ピクセル数

「画素数」や「ピクセル数」は、カメラのセンサーが持つピクセル（画素）の数を指します。
多くの場合は、「1200万画素（12MP）」といった表記が一般的で、横方向の画素数と縦方向の画素数を掛け合わせて表現されます。

画素数の表示

画素数	2000万画素（20MP）

②解像度

解像度も画素数と木補填機にはおなじようにセンサーの画素数を指します。
ただし、こちらの場合、一般的には、3840x2160 というように、横方向の画素数と縦方向の画素数が別々に表記されます。

解像度の場合には、センサーの画素数ではなく、出力画像のピクセル数の場合もリますので、仕様の内容から、どちらなのかを判断する必要があります。

解像度の表示例

解像度	3840x2160

また、画素数や解像度は、FPS（フレームレートの設定によって変わることもあるので、注意が必要です。

実際の製品ページにどのような記載があるか、ぜひ以下の製品で確認してみてください。

用語集

ゲイン（Gain） 露光/露出（Exposure） 明るさ（Brightness）