一、什么是機器視覺系統

視覺是人類觀察和認知世界的重要手段，隨著信息技術的發展，人類逐漸把這種技能賦予計算機、機器人或者其他智能機器，這就是我們今天所要提到的機器視覺技術，機器視覺就是用機(ji)器代替人眼來做測量(liang)和(he)判斷。

機(ji)器(qi)視(shi)覺系(xi)統(tong)是一種模(mo)仿人類(lei)視(shi)覺系(xi)統(tong)工(gong)(gong)作原理的系(xi)統(tong)，通過(guo)攝像頭、圖像處理算(suan)法和人工(gong)(gong)智能技術，實現圖像或視(shi)頻的識別、分析和理解。機(ji)器(qi)視(shi)覺系(xi)統(tong)在工(gong)(gong)業、醫(yi)療、農業、交通等領域有(you)著廣(guang)泛的應用。

二、機器視覺系統由哪幾部分組成

機器(qi)視(shi)覺系統在信息化(hua)時代正扮演著越(yue)來(lai)越(yue)重要的角(jiao)色，一般完整的機器(qi)視(shi)覺系統由以(yi)下六個部(bu)分組(zu)成：

1、照明（光源）

照(zhao)明是影響機(ji)器(qi)視覺系統輸(shu)入(ru)的(de)(de)重(zhong)要因素。光(guang)(guang)(guang)源系統的(de)(de)設(she)(she)計非常重(zhong)要，它(ta)與輸(shu)入(ru)數據直(zhi)接相關，即圖像的(de)(de)質量(liang)和(he)應用(yong)效果。工程(cheng)師需(xu)要首先確定(ding)有效的(de)(de)照(zhao)明條(tiao)件，并根據用(yong)戶需(xu)求(qiu)和(he)產品特性(xing)選擇(ze)相應的(de)(de)照(zhao)明設(she)(she)備，以確保在這種照(zhao)明條(tiao)件下生成的(de)(de)圖像可(ke)(ke)(ke)以突(tu)出顯示(shi)用(yong)戶所需(xu)的(de)(de)目標信息(xi)特征。光(guang)(guang)(guang)源通常分(fen)為可(ke)(ke)(ke)見光(guang)(guang)(guang)源和(he)不(bu)可(ke)(ke)(ke)見光(guang)(guang)(guang)源。工業上通常使用(yong)的(de)(de)可(ke)(ke)(ke)見光(guang)(guang)(guang)源是LED、鹵素燈(deng)、熒光(guang)(guang)(guang)燈(deng)等(deng)。不(bu)可(ke)(ke)(ke)見光(guang)(guang)(guang)源主(zhu)要是近(jin)紅外(wai)光(guang)(guang)(guang)、紫外(wai)光(guang)(guang)(guang)、X射線等(deng)。LED光(guang)(guang)(guang)源是一種廣泛(fan)應用(yong)于教(jiao)學的(de)(de)機(ji)器(qi)視覺光(guang)(guang)(guang)源，具有高效率、長壽(shou)命、防(fang)潮、抗震、節能環保的(de)(de)特點(dian)。這是工程(cheng)師在設(she)(she)計照(zhao)明系統時的(de)(de)選擇(ze)。不(bu)可(ke)(ke)(ke)見光(guang)(guang)(guang)源主(zhu)要用(yong)于滿足某些(xie)特定(ding)需(xu)求(qiu)，例(li)如(ru)管(guan)道(dao)焊接過程(cheng)的(de)(de)檢測，因為不(bu)可(ke)(ke)(ke)見光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)穿透只能到達檢測點(dian)。

2、鏡頭

鏡頭(tou)是機(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺系統中的(de)重要組件(jian)，其作(zuo)(zuo)用是光學成像(xiang)。鏡頭(tou)的(de)主(zhu)要參數(shu)是焦距(ju)(ju)(ju)、景(jing)深、分辨(bian)率、工(gong)作(zuo)(zuo)距(ju)(ju)(ju)離(li)和(he)視(shi)(shi)場。景(jing)深是指(zhi)鏡頭(tou)可(ke)以獲取圖像(xiang)時，被(bei)攝(she)物體與焦點(dian)前后之間(jian)(jian)的(de)距(ju)(ju)(ju)離(li)范圍(wei)(wei)。視(shi)(shi)場表示(shi)(shi)攝(she)像(xiang)機(ji)可(ke)以觀察到(dao)的(de)范圍(wei)(wei)，通常(chang)以角(jiao)度表示(shi)(shi)。一般來說，視(shi)(shi)野越大(da)(da)，觀察范圍(wei)(wei)越大(da)(da)。工(gong)作(zuo)(zuo)距(ju)(ju)(ju)離(li)是指(zhi)鏡頭(tou)與被(bei)攝(she)物體之間(jian)(jian)的(de)距(ju)(ju)(ju)離(li)。工(gong)作(zuo)(zuo)距(ju)(ju)(ju)離(li)越長(chang)，成本越高。在設計機(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺系統時，請選擇參數(shu)符(fu)合用戶需(xu)求的(de)鏡頭(tou)。

3、工業相機

在機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺系統中，工業相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)必不(bu)可(ke)(ke)少。它們就(jiu)像(xiang)(xiang)人(ren)的(de)(de)眼睛(jing)，用于(yu)捕獲(huo)(huo)圖(tu)像(xiang)(xiang)。工業相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)根(gen)據感(gan)(gan)光器(qi)(qi)的(de)(de)不(bu)同(tong)可(ke)(ke)分為(wei)(wei)：CCD相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)CMOS相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)。CCD照相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)成本較高(gao)(gao)，在機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺系統中，工業相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)必不(bu)可(ke)(ke)少。它們就(jiu)像(xiang)(xiang)人(ren)的(de)(de)眼睛(jing)，用于(yu)捕獲(huo)(huo)圖(tu)像(xiang)(xiang)。工業相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)根(gen)據感(gan)(gan)光器(qi)(qi)的(de)(de)不(bu)同(tong)可(ke)(ke)分為(wei)(wei)：CCD相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)CMOS相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)。CCD照相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)成本較高(gao)(gao)，但成像(xiang)(xiang)質(zhi)量，成像(xiang)(xiang)透明(ming)度(du)和(he)色彩豐(feng)富度(du)比CMOS照相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)要好得多(duo)。CCD攝像(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)根(gen)據其(qi)使(shi)用的(de)(de)CCD感(gan)(gan)光元件可(ke)(ke)以分為(wei)(wei)線陣(zhen)(zhen)式(shi)和(he)面陣(zhen)(zhen)式(shi)兩(liang)種。線陣(zhen)(zhen)式(shi)CCD相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)采用“線”的(de)(de)形式(shi)，并且(qie)圖(tu)像(xiang)(xiang)信息(xi)只能以行(xing)為(wei)(wei)為(wei)(wei)單位進(jin)行(xing)處理，分辨率(lv)高(gao)(gao)、速度(du)快。它主要用于(yu)工業，醫療，科(ke)研等(deng)領域(yu)相(xiang)(xiang)(xiang)配套的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺系統上。面陣(zhen)(zhen)式(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)可(ke)(ke)以一次獲(huo)(huo)取整(zheng)個圖(tu)像(xiang)(xiang)的(de)(de)信息(xi)，價格相(xiang)(xiang)(xiang)對便宜。

4、圖像采集單元

圖像采集(ji)單元(yuan)中(zhong)的重(zhong)要因素(su)是(shi)圖像采集(ji)卡(ka)，它是(shi)圖像采集(ji)單元(yuan)和圖像處理單元(yuan)之間(jian)的接口。它用于(yu)數字化獲取的圖像，并將其輸入并存(cun)儲在計算(suan)機中(zhong)。

5、圖像處理單元

包(bao)含大量(liang)圖(tu)像(xiang)處理(li)算法。采集圖(tu)像(xiang)后，使用這些算法處理(li)數字圖(tu)像(xiang)，進行分析和計(ji)算，然后輸出(chu)結果(guo)。

6、執行器和人機界面

完成圖像(xiang)采集和處理工作后，需(xu)要輸出圖像(xiang)處理結(jie)(jie)果，并(bing)進(jin)行與結(jie)(jie)果相(xiang)匹配(pei)的(de)操作，例如剔除(chu)不良品，報警等(deng)，并(bing)通過人機(ji)界面顯(xian)示生(sheng)產信息。

三、機器視覺的工作原理是什么

機器視覺的原理(li)很簡單(dan)：

機器視覺檢測系(xi)統采用(yong)CCD照(zhao)相機將被檢測的(de)目(mu)(mu)標轉(zhuan)換成圖像(xiang)信(xin)號(hao)，傳送給專用(yong)的(de)圖像(xiang)處(chu)理(li)系(xi)統，根(gen)(gen)據像(xiang)素分(fen)布和亮度(du)、顏色等信(xin)息，轉(zhuan)變成數(shu)字化(hua)信(xin)號(hao)，圖像(xiang)處(chu)理(li)系(xi)統對這些信(xin)號(hao)進行各種運算來(lai)抽取目(mu)(mu)標的(de)特(te)征，如面積、數(shu)量、位置(zhi)、長度(du)，再(zai)根(gen)(gen)據預設(she)的(de)允(yun)許度(du)和其他條件(jian)輸出結果，包括尺寸、角(jiao)度(du)、個數(shu)、合格/不合格、有(you)/無等，實現自動(dong)識別功能，并根(gen)(gen)據判(pan)別結果指導設(she)備執(zhi)行相應(ying)的(de)動(dong)作。

四、機器視覺系統有哪些特點

機器視覺系統的特點是提高生產的柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業的危險工作環境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺。

同(tong)時在大(da)批(pi)量(liang)工業生產過程(cheng)中，用人工視覺(jue)檢查產品質(zhi)量(liang)效率(lv)低且精度(du)不高(gao)，用機器視覺(jue)檢測方法可以大(da)大(da)提高(gao)生產效率(lv)和(he)生產的自動化程(cheng)度(du)。

而且機器視(shi)覺易于實現信息集(ji)成(cheng)，是實現計算機集(ji)成(cheng)制造的(de)基(ji)礎技術。