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(lai)做測量和判斷。

機(ji)器視覺(jue)系統(tong)是一種模仿人類視覺(jue)系統(tong)工作原理的系統(tong)，通過攝(she)像(xiang)(xiang)頭、圖像(xiang)(xiang)處理算法(fa)和(he)人工智能技術，實現圖像(xiang)(xiang)或視頻的識別、分析和(he)理解。機(ji)器視覺(jue)系統(tong)在(zai)工業、醫療(liao)、農業、交(jiao)通等領域(yu)有著廣(guang)泛(fan)的應用。

二、機器視覺系統由哪幾部分組成

機(ji)(ji)器(qi)(qi)視覺(jue)系(xi)(xi)統在信息化時代正(zheng)扮(ban)演著(zhu)越來越重要的角色，一般完(wan)整的機(ji)(ji)器(qi)(qi)視覺(jue)系(xi)(xi)統由以(yi)下六個部分組成：

1、照明（光源）

照明(ming)是(shi)影(ying)響機器視覺(jue)系(xi)(xi)統(tong)輸入的(de)(de)重要(yao)(yao)因(yin)素。光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)設(she)計非常(chang)(chang)重要(yao)(yao)，它與輸入數(shu)據直(zhi)接(jie)相(xiang)關，即(ji)圖像的(de)(de)質量(liang)和(he)(he)應(ying)用(yong)(yong)(yong)效果。工程(cheng)師(shi)需要(yao)(yao)首先確定有效的(de)(de)照明(ming)條件，并根據用(yong)(yong)(yong)戶(hu)需求和(he)(he)產品特(te)(te)性選擇(ze)相(xiang)應(ying)的(de)(de)照明(ming)設(she)備，以確保在這種照明(ming)條件下生(sheng)成的(de)(de)圖像可(ke)以突(tu)出顯示用(yong)(yong)(yong)戶(hu)所需的(de)(de)目標信息特(te)(te)征(zheng)。光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)通常(chang)(chang)分為可(ke)見光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)和(he)(he)不可(ke)見光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)。工業上通常(chang)(chang)使用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)可(ke)見光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)是(shi)LED、鹵素燈、熒光(guang)(guang)(guang)(guang)燈等(deng)。不可(ke)見光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)主要(yao)(yao)是(shi)近紅外光(guang)(guang)(guang)(guang)、紫(zi)外光(guang)(guang)(guang)(guang)、X射(she)線(xian)等(deng)。LED光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)是(shi)一(yi)種廣泛應(ying)用(yong)(yong)(yong)于教學的(de)(de)機器視覺(jue)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)，具有高效率、長壽命、防(fang)潮、抗(kang)震、節能(neng)環保的(de)(de)特(te)(te)點。這是(shi)工程(cheng)師(shi)在設(she)計照明(ming)系(xi)(xi)統(tong)時的(de)(de)選擇(ze)。不可(ke)見光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)主要(yao)(yao)用(yong)(yong)(yong)于滿(man)足某些特(te)(te)定需求，例如管道焊接(jie)過程(cheng)的(de)(de)檢測(ce)，因(yin)為不可(ke)見光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)穿透只能(neng)到達檢測(ce)點。

2、鏡頭

鏡(jing)頭(tou)是(shi)(shi)機(ji)器視(shi)(shi)覺系統中的(de)(de)重要組件，其作用是(shi)(shi)光學成像(xiang)(xiang)。鏡(jing)頭(tou)的(de)(de)主要參(can)數(shu)是(shi)(shi)焦(jiao)距、景(jing)深、分辨率、工(gong)作距離(li)(li)和視(shi)(shi)場。景(jing)深是(shi)(shi)指(zhi)鏡(jing)頭(tou)可以獲(huo)取圖像(xiang)(xiang)時(shi)，被攝物體(ti)與(yu)(yu)焦(jiao)點前(qian)后之(zhi)間(jian)的(de)(de)距離(li)(li)范(fan)圍。視(shi)(shi)場表示(shi)攝像(xiang)(xiang)機(ji)可以觀(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)范(fan)圍，通常以角度(du)表示(shi)。一般(ban)來說，視(shi)(shi)野越(yue)大(da)，觀(guan)察(cha)范(fan)圍越(yue)大(da)。工(gong)作距離(li)(li)是(shi)(shi)指(zhi)鏡(jing)頭(tou)與(yu)(yu)被攝物體(ti)之(zhi)間(jian)的(de)(de)距離(li)(li)。工(gong)作距離(li)(li)越(yue)長，成本越(yue)高(gao)。在設計機(ji)器視(shi)(shi)覺系統時(shi)，請選擇參(can)數(shu)符(fu)合用戶需求的(de)(de)鏡(jing)頭(tou)。

3、工業相機

在機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器視(shi)覺(jue)系統中，工(gong)業(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)必不可(ke)(ke)少。它(ta)們就像(xiang)(xiang)人的(de)(de)眼(yan)睛，用(yong)于(yu)捕獲圖(tu)(tu)(tu)(tu)像(xiang)(xiang)。工(gong)業(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)根(gen)據(ju)(ju)感光(guang)器的(de)(de)不同可(ke)(ke)分為：CCD相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)CMOS相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)。CCD照相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)成(cheng)(cheng)本(ben)較(jiao)高(gao)，在機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器視(shi)覺(jue)系統中，工(gong)業(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)必不可(ke)(ke)少。它(ta)們就像(xiang)(xiang)人的(de)(de)眼(yan)睛，用(yong)于(yu)捕獲圖(tu)(tu)(tu)(tu)像(xiang)(xiang)。工(gong)業(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)根(gen)據(ju)(ju)感光(guang)器的(de)(de)不同可(ke)(ke)分為：CCD相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)CMOS相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)。CCD照相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)成(cheng)(cheng)本(ben)較(jiao)高(gao)，但成(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)質(zhi)量，成(cheng)(cheng)像(xiang)(xiang)透明(ming)度和(he)色彩豐富度比CMOS照相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)要好得多(duo)。CCD攝像(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)根(gen)據(ju)(ju)其(qi)使(shi)用(yong)的(de)(de)CCD感光(guang)元件可(ke)(ke)以分為線(xian)陣(zhen)式(shi)和(he)面陣(zhen)式(shi)兩(liang)種。線(xian)陣(zhen)式(shi)CCD相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)采用(yong)“線(xian)”的(de)(de)形(xing)式(shi)，并(bing)且圖(tu)(tu)(tu)(tu)像(xiang)(xiang)信(xin)息只(zhi)能以行為為單位進行處(chu)理，分辨率高(gao)、速度快。它(ta)主(zhu)要用(yong)于(yu)工(gong)業(ye)(ye)，醫療，科研等領域(yu)相(xiang)(xiang)(xiang)配套的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器視(shi)覺(jue)系統上。面陣(zhen)式(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)可(ke)(ke)以一次獲取整個(ge)圖(tu)(tu)(tu)(tu)像(xiang)(xiang)的(de)(de)信(xin)息，價(jia)格相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)便宜(yi)。

4、圖像采集單元

圖(tu)(tu)像(xiang)采集單(dan)元中的(de)重(zhong)要因素是(shi)圖(tu)(tu)像(xiang)采集卡，它(ta)(ta)是(shi)圖(tu)(tu)像(xiang)采集單(dan)元和(he)圖(tu)(tu)像(xiang)處理單(dan)元之間的(de)接口。它(ta)(ta)用(yong)于數字化獲取的(de)圖(tu)(tu)像(xiang)，并將其輸(shu)入并存儲在計(ji)算機中。

5、圖像處理單元

包含大量圖(tu)像(xiang)處理算(suan)法。采(cai)集(ji)圖(tu)像(xiang)后(hou)，使(shi)用這些算(suan)法處理數字(zi)圖(tu)像(xiang)，進(jin)行分析和計算(suan)，然(ran)后(hou)輸出結果。

6、執行器和人機界面

完成圖像(xiang)采集(ji)和(he)處理工(gong)作后(hou)，需要輸出圖像(xiang)處理結果，并進行與結果相匹配的操作，例如剔除不(bu)良(liang)品，報警等，并通過人機界面顯示生產信息。

三、機器視覺的工作原理是什么

機器視覺的原理很簡單：

機(ji)器視覺檢測系(xi)統(tong)采(cai)用CCD照(zhao)相機(ji)將被檢測的(de)目標(biao)轉換成(cheng)圖(tu)像(xiang)(xiang)信號(hao)，傳送給專(zhuan)用的(de)圖(tu)像(xiang)(xiang)處理(li)系(xi)統(tong)，根據(ju)像(xiang)(xiang)素分布(bu)和(he)亮度、顏色等(deng)信息，轉變成(cheng)數(shu)字化信號(hao)，圖(tu)像(xiang)(xiang)處理(li)系(xi)統(tong)對這些信號(hao)進行(xing)各(ge)種(zhong)運算來抽(chou)取目標(biao)的(de)特征，如面積(ji)、數(shu)量(liang)、位置(zhi)、長度，再根據(ju)預設的(de)允(yun)許(xu)度和(he)其他條件輸出結果，包括(kuo)尺(chi)寸、角度、個(ge)數(shu)、合(he)格/不合(he)格、有/無等(deng)，實現自動識別功能，并根據(ju)判別結果指導設備執行(xing)相應(ying)的(de)動作。

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。

同時在大(da)批量工業(ye)生(sheng)產(chan)過程中，用人工視(shi)覺檢(jian)查產(chan)品質量效率低且(qie)精度不高(gao)，用機器(qi)視(shi)覺檢(jian)測方法可以大(da)大(da)提高(gao)生(sheng)產(chan)效率和生(sheng)產(chan)的自動(dong)化程度。

而且機器視覺易于實現(xian)信息集成，是(shi)實現(xian)計算機集成制(zhi)造的(de)基礎技術。