什么是機(jī)器視覺技術(shù)？

機(jī)器視覺技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)科學(xué)上一個(gè)重要的分之，它設(shè)計(jì)分領(lǐng)域之廣，包括了計(jì)算機(jī)、圖像處理、人工智能、信號(hào)處理、模式識(shí)別等等技術(shù)內(nèi)容。從誕生發(fā)展，時(shí)至今日已經(jīng)有了三十多年的發(fā)展歷史了，隨著工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)程，機(jī)器識(shí)別技術(shù)從功能上逐漸完善，也成功應(yīng)用到工業(yè)當(dāng)中。其中有CCD工業(yè)攝像機(jī)、智能相機(jī)、ARMFPGA、圖像處理等技術(shù)發(fā)展之迅速，很大的推動(dòng)了機(jī)器視覺系統(tǒng)的發(fā)展。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，機(jī)器視覺技術(shù)的本質(zhì)，就是利用機(jī)器代替人眼來(lái)進(jìn)行各種操作與判斷。極大地節(jié)省了勞動(dòng)力，提高了工作效率，工作相對(duì)規(guī)范化，錯(cuò)誤率明顯降低。

什么是機(jī)器視覺系統(tǒng)？

就是利用機(jī)器視覺技術(shù)，從而設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)當(dāng)中一般包括光源、鏡頭、CCD照相機(jī)、圖像采集卡、圖像處理軟件等內(nèi)容。

光源：基本與視覺傳感器的照明因素一樣，它是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例，要選擇相應(yīng)的照明裝置，以達(dá)到最佳效果。其光源可分為可見光和不可見光。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。另一方面，環(huán)境光有可能影響圖像的質(zhì)量，所以可采用基于PC的方案主要針對(duì)電子生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是高性能、高靈活度和高性價(jià)比，十分適合于高難度、高分辨率和高速的機(jī)器視覺應(yīng)用。 所以可采用加防護(hù)屏的方法來(lái)減少環(huán)境光的影響。照明系統(tǒng)按其照射方法可分為：背向照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光和頻閃光照明等。其中，背向照明是被測(cè)物放在光源和攝像機(jī)之間，它的優(yōu)點(diǎn)是能獲得高對(duì)比度的圖像。前向照明是光源和攝像機(jī)位于被測(cè)物的同側(cè)，這種方式便于安裝。結(jié)構(gòu)光照明是將光柵或線光源等投射到被測(cè)物上，根據(jù)它們產(chǎn)生的畸變，解調(diào)出被測(cè)物的三維信息。頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上，攝像機(jī)拍攝要求與光源同步。

鏡頭：鏡頭選擇應(yīng)注意焦距，目標(biāo)高度，影像高度，放大倍數(shù)，影像至目標(biāo)的距離，中心點(diǎn) / 節(jié)點(diǎn)與畸變。常見的分類：按成像色彩劃分，可分為彩色相機(jī)和黑白相機(jī)；按分辨率劃分，像素?cái)?shù)在38萬(wàn)以下的為普通型，像素?cái)?shù)在38萬(wàn)以上的高分辨率型；按光敏面尺寸大小劃分，可分為1/4、1/3、1/2、1英寸相機(jī)；按掃描方式劃分，可分為行掃描相機(jī)（線陣相機(jī)）和面掃描相機(jī)（面陣相機(jī)）兩種方式；（面掃描相機(jī)又可分為隔行掃描相機(jī)和逐行掃描相機(jī)）；按同步方式劃分，可分為普通相機(jī)（內(nèi)同步）和具有外同步功能的相機(jī)等。

相機(jī)：按照不同標(biāo)準(zhǔn)可分為標(biāo)準(zhǔn)分辨率數(shù)字相機(jī)和模擬相機(jī)等。要根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合選不同的相機(jī)和高分辨率相機(jī)：線掃描CCD和面陣CCD;單色相機(jī)和彩色相機(jī)。

圖象采集卡：圖像采集卡只是完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)的一個(gè)部件，但是它扮演一個(gè)非常重要的角色。圖像采集卡直接決定了攝像頭的接口：黑白、彩色、模擬、數(shù)字等。比較典型的是PCI或AGP兼容的捕獲卡，可以將圖像迅速地傳送到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器進(jìn)行處理。有些采集卡有內(nèi)置的多路開關(guān)。例如，可以連接8個(gè)不同的攝像機(jī)，然后告訴采集卡采用那一個(gè)相機(jī)抓拍到的信息。有些采集卡有內(nèi)置的數(shù)字輸入以觸發(fā)采集卡進(jìn)行捕捉，當(dāng)采集卡抓拍圖像時(shí)數(shù)字輸出口就觸發(fā)閘門。

工作過(guò)程

視覺系統(tǒng)的輸出的內(nèi)容并不是圖像視頻信號(hào)，而是經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理之后的直接得到的檢測(cè)結(jié)果（如尺寸等數(shù)據(jù)）。一般情況下，機(jī)器視覺測(cè)試就是用機(jī)器代替人工肉眼來(lái)做測(cè)量和判斷。首先采用CCD照相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)。圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，如：面積、長(zhǎng)度、數(shù)量、位置等。最后，根據(jù)預(yù)設(shè)的容許度和其他條件輸出結(jié)果，如：尺寸、角度、偏移量、個(gè)數(shù)、合格/不合格、有/無(wú)等。