做机器视觉项目时，很多人第一步就被相机规格“淹没”：
200 万 / 500 万 / 800 万像素？1/2.5" / 2/3" / 1" 传感器？30 fps / 60 fps / 120 fps？USB3 / GigE / Camera Link / CoaXPress？

其实工业相机选型的本质，就是在 “分辨率、视野、速度、带宽、预算” 之间找一个平衡点。下面从工程实战角度，把几个关键指标拆开讲一遍。

一、分辨率：不是越高越好，先算“每毫米多少像素”

分辨率（Resolution） = 有效像素点数量，比如 1920×1200、2448×2048、4096×3000 等。

工程上更重要的是：

在你实际视野（FOV）范围内，每毫米有多少个像素（Pixel/mm）？

1. 简单算一算“每毫米像素数”

假设：

相机水平分辨率：1920 像素

实际水平视野（FOV）：192 mm

那就是：

1920 px / 192 mm = 10 px/mm

对应分辨率约 0.1 mm/pixel（100 μm/pixel）

如果你要检测 0.05 mm 缺陷，这就明显不够，需要更高像素或更小视野。

经验值：

尺寸测量：建议被测尺寸最小特征 ≥ 3–5 像素宽

外观缺陷检测：对细小划痕/瑕疵，通常希望 5–10 像素覆盖缺陷宽度

所以步骤应该是：

先确定 实际视野大小（比如需要看 100×75 mm 区域）；

再根据最小检测特征，算出需要的总像素（例如 8 px/mm → 800 像素覆盖 100 mm）；

再选相机分辨率，不要盲目追高。

2. 分辨率越高 = 数据量越大 = 帧率、接口压力越大

像素翻倍，单帧数据量也基本翻倍；
在接口带宽一定的前提下，要么 帧率降下来，要么选更高速接口（USB3 → 10GigE / CoaXPress），同时 PC 处理压力也明显增加。

实战建议：

不要只看“像素数”，要同时看预期 帧率 + 接口带宽 + 处理算法复杂度；

尽量在满足检测精度的前提下，选择**“足够”而不是“过剩”**的分辨率。

二、传感器尺寸：视角、光照、景深都跟它有关

传感器尺寸（Sensor Size） 常见有：1/3"、1/2.5"、1/2"、2/3"、1"、4/3" 等，对应的是光敏区域的对角线尺寸。

1. 传感器越大，视角越大、成像质量越好（同焦距下）

同样使用 25 mm 焦距镜头：

1/3" 传感器 → 视野较窄

1" 传感器 → 视野更宽

原因是：成像圈越大，能容纳更大的视野。同时，像素尺寸通常也更大，对弱光表现更好、信噪比更高。

2. 像素尺寸（Pixel Size）很关键

像素尺寸 = 单个像素的物理边长（μm）。

大像素：更好的感光能力、噪声低、动态范围好；

小像素：在同尺寸传感器上塞更多像素，但对镜头要求更高（分辨率、畸变、边缘成像）。

在工业相机里，常见像素尺寸 2.2 μm、3.45 μm、5 μm 等。
镜头分辨率（MTF）必须匹配像素尺寸，否则高像素相机也发挥不出效果。

3. 传感器尺寸还会影响景深与光圈

大尺寸传感器 + 大光圈 → 景深较浅，需要更精确控制工作距离和对焦；

小尺寸 + 收小光圈 → 景深变大，但需要更多光照，且可能引入衍射影响。

实战平衡：

分辨率要求不极端时，优先考虑 主流尺寸 + 主流像素尺寸 的传感器（比如 1/2.5" 200 万、2/3" 500 万）；

需要大视野 / 高画质 / 弱光时，选择 更大尺寸传感器 + 更好镜头；

注意镜头规格里写的“最大可覆盖传感器尺寸”，不要拿 1/2" 镜头硬塞给 1" 传感器用。

三、帧率：速度不是越高越好，要配合节拍和算法

帧率（Frame Rate） = 每秒可以输出多少帧（fps）。

1. 先算节拍：你真的需要 120 fps 吗？

例子：

产线节拍：1 件 / 0.2 s → 5 件/s

每件只拍一张 → 5 fps 就够

就算为了裕度，拍两张 & 预留空档 → 20 fps 左右也绰绰有余

很多项目喜欢“相机 100 fps，越快越好”，但实际上：

相机在 100 fps 下输出的数据量 = 带宽 / 算力的巨大压力；

如果系统其他环节（IO、机械动作、算法推理）跟不上，高帧率没有意义。

2. 连续拍摄 vs 触发拍摄

Free-run 连续采集：相机一直输出固定帧率，适合简单场合或做实时监控；

外触发（Trigger）采集：由传感器、编码器、PLC 信号触发单帧曝光，适合节拍明确、精确同步的产线。

很多工业相机在高分辨率下，最高帧率只能在特定 ROI 或 8-bit 模式下实现，规格书要看清楚。

3. ROI、像素合并可以点对点“省带宽”

ROI（Region of Interest）：只采集画面中的一小块区域 → 实际数据量减少，允许提高帧率；

像素合并（Binning）：多个像素合并成一个，以换取更高帧率和信噪比，但空间分辨率下降。

实战建议：

先根据节拍算出“最低需要的帧率”，再加上 30%–50% 裕度；

如果带宽紧张，可以考虑 ROI / Binning，而不是一味追求满幅+满帧。

四、接口：USB3、GigE、10GigE、Camera Link、CoaXPress 怎么选？

接口决定了单相机带宽和系统结构，是平衡分辨率和帧率的关键一环。常见接口主要有：

1. USB3（USB 3.0 / 3.1）

理论带宽 5 Gbps（USB3.0），有效带宽略低；

线缆长度通常 3–5 m 内较稳定，更长需用有源线或光纤延长方案；

PC 端易用，适合单机或几台相机、短距离连接。

适合：实验室、桌面设备、短距离高速采集。

2. GigE（千兆以太网） / 2.5/5/10GigE

普通 GigE：理论 1 Gbps，有效带宽约几十~百 MB/s 级别；

支持 100 m 网线（Cat5e/Cat6），拓扑灵活；

成熟的工业生态（交换机、PoE 供电、隔离好）。

高分辨率+高帧率 时，普通 GigE 可能带宽不够，就需要：

多相机分布在多个网口 / 工业交换机上；

或选择 2.5GigE / 5GigE / 10GigE 相机。

适合：产线设备、相机距离较长（10–50 m）、多机联网。

3. Camera Link / CoaXPress

Camera Link：传统高速接口，高带宽、低延迟，多用于中高端工业相机和线扫相机，但需要专用采集卡，系统成本高。

CoaXPress（CXP）：单通道 6.25 Gbps 甚至 12.5 Gbps，多通道叠加可达几十 Gbps，适合 超高分辨率 + 超高速 应用（如半导体检测）。

适合：半导体、FPD、超高速运动拍摄、线阵相机系统，一般不用于普通中小项目。

4. USB vs GigE：一个简单的对比思路
维度 USB3 相机 GigE 相机
带宽 高（接近 5 Gbps，有效带宽较高） 单口 1 Gbps（可用多口、10GigE 扩展）
线缆长度 短（3–5 m，延长需有源方案） 长（100 m 以内都可）
系统结构 PC 直连相机，点对点 支持交换机，多机联网
成本 无需采集卡，PC 有 USB3 即可 工业网卡/交换机，整体也比较经济
典型场合 实验室、桌面设备、近距离机器视觉 产线、上位机与多相机、大范围视觉

实战经验：

单机、设备内部空间允许、相机近 → USB3 很好用；

多相机、机柜到相机距离长、需要 PoE → GigE 更稳、更好走线；

超高分辨率/帧率、预算充足 → 评估 Camera Link / CXP。

五、快速选型的“步骤清单”：按这个顺序就不容易乱

可以给自己定一个固定流程，避免被一堆参数绕晕：

Step 1：明确视野 & 精度需求

画出需要拍摄的区域：长 × 宽 × 高；

定义 最小检测特征（划痕宽度、孔径、偏差量）；

初步算出需要的 像素/mm 和总分辨率。

Step 2：确定拍摄节拍 & 帧率要求

产线节拍 / 拍照次数 → 计算出需要的最低 fps；

预留 30%–50% 裕度，得到目标帧率。

Step 3：选传感器尺寸 + 镜头组合

根据视野和工作距离，选合适焦距；

决定传感器尺寸（1/2.5"、2/3"、1"…）以及像素尺寸；

确认镜头可覆盖该传感器尺寸，并有足够分辨率（配得上像素尺寸）。

Step 4：根据分辨率 × 帧率，反推接口

估算数据量 ≈ 分辨率 × 帧率 × 每像素字节数（8bit/10bit/12bit）；

对照 USB3 / GigE / 10GigE / CXP 的有效带宽；

决定接口类型与 PC 架构（直连 or 采集卡 or 工业交换机）。

Step 5：再看其它细节参数

曝光时间范围（是否要抓高速运动、弱光）；

全局快门 / 滚动快门（运动场景优先选全局快门）；

黑白 / 彩色、动态范围、噪声指标；

尺寸安装空间、接口位置、工业防护等级等。

六、小结：工业相机选型的三条“底线原则”

最后用三句话做一个“口袋总结”，以后选型时可以先问问自己：

先由工艺推回相机：
→ 视野 & 精度 → 分辨率 & 传感器尺寸 → 镜头 → 接口 & 帧率。
而不是看着目录先选一个“看起来高大上”的像素。

带宽和算力一定要算：
分辨率 × 帧率 = 数据量 → 接口 & PC 算力能不能吃得下？
不要只追“1200 万像素 @ 100 fps”那串好看的数字。

选主流，不选冷门：
尽量用 主流传感器 + 主流接口 + 主流镜头接口（C 接口等），未来更换型号、优化方案都会轻松很多。