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【知識】深入剖析機器視覺
日期：2018-06-22
來源：J9九游会中国
機器視覺概念
簡單來說，機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。 機器視覺係統主要由圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示三部分組成。主要用計算機軟件來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理並最終用於實際檢測、測量和控製。
機器視覺係統的組成
圖像處理單元——大腦
圖像處理單元由圖像處理軟件完成，圖像處理軟件包含大量圖像處理算法。在取得圖像後，用這些算法對數字圖像進行處理，分析計算，並輸出結果。機器視覺企業之間的競爭，說到底就是算法準確性的競爭，因此每個企業都會投入很多的資源對核心軟件進行開發。隻有優秀的機器視覺圖像處理軟件才能進行快速而又準確的檢查，且減少對硬件係統的依賴性。軟件是機器視覺的大腦，隻有在軟件將采集到的圖像數據化以後，機器才能進行識別和檢測等功能。
光源
光源是機器視覺係統中重要的組件之一，一個合適的光源是機器視覺係統正常運行的必備條件。使用光源的目的是將被測物體與背景盡量明顯分別，獲得高品質、高對比度的圖像。
鏡頭——視網膜
鏡頭的作用是光學成像。盡管照相機、分析軟件和照明對於機器視覺係統都是十分重要的，可最關鍵的元件還是工業相機鏡頭。係統若想完全發揮其功能，鏡頭必須要能夠滿足要求才行。決定鏡頭性能的參數主要有焦距，工作距離、視嚐景深、分辨率等。景深，是指鏡頭能夠獲得最佳圖像時，被攝物體離此最佳焦點前後的距範圍。視場，表示攝像頭所能觀測到的最大範圍，通常以角度表示，一般說來視場越大，觀測範圍越大。工作距離，是指鏡頭到被攝物體的距離，工作距離越長，成本越高。
相機——眼球
機器視覺相機(“眼球”)的目的是將通過鏡頭投影到傳感器的圖像傳送到能夠儲存、分析和（或者）顯示的機器設備上。按照芯片類型可以分為CCD相機、CMOS相機。CCD和CMOS是現在普遍采用的兩種圖像工藝技術，它們之間的主要差異在於傳送方式的不同。
圖像采集單元——視覺神經
圖像采集單元中最重要的元件是圖像采集卡，它是圖像采集部分和圖像處理部分的接口。一般具有以下的功能模塊：圖像信號的接收與A／D轉換模塊，負責圖像信號的放大與數字化。有用於彩色或黑白圖像的采集卡。彩色輸入信號可分為複合信號或RGB分量信號。攝像機控製輸入輸出接口，主要負責協調攝像機進行同步或實現異步重臵拍照、定時拍照等。總線接口，負責通過PC機內部總線高速輸出數字數據，一般是PCI接口，傳輸率可高達130Mbps，完全能勝任高精度圖像的實時傳輸。且占用較少的CPU時間。
輸出單元
輸入輸出單元,在完成圖像采集和處理工作之後，需要將圖像處理的結果輸出，並作出與結果匹配的動作，如剔廢、報警燈，並通過人機界麵顯示生產信息。
機器視覺的應用領域
視覺技術的最大優點是與被觀測對象無接觸，因此對觀測與被觀測者都不會產生任何損傷,安全可靠。理論上，人眼觀察不到的範圍機器視覺也可以觀察，例如紅外線、微波、超聲波等，而機器視覺則可以利用這方麵的傳感器件形成紅外線、微波、超聲波等圖像。另外,人無法長時間地觀察對象,機器視覺則無時間限製,而且具有很高的分辨精度和速度。
所以,機器視覺應用領域十分廣泛,可分為工業、科學研究、軍事和民用4大領域。機器視覺廣泛運用於儀表板智能集成測試係統、金屬板表麵自動控傷係統、汽車車身檢測係統、紙幣印刷質量檢測、智能交通管理、金相分析、醫學成像分析、流水線生產檢測等等。
目前，將近80%的工業視覺係統主要用在檢測方麵，包括用於提高生產效率、控製生產過程中的產品質量、采集產品數據等。機器視覺自動化設備可以代替人工不知疲倦的進行重複性的工作，且在一些不適合於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，機器視覺可替代人工視覺。在工業4.0的趨勢下，機器視覺行業方興未艾，機器視覺產品在其他下遊行業中的應用仍有長足發展空間。
簡單來說，機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。 機器視覺係統主要由圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示三部分組成。主要用計算機軟件來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理並最終用於實際檢測、測量和控製。
圖像處理單元——大腦
圖像處理單元由圖像處理軟件完成，圖像處理軟件包含大量圖像處理算法。在取得圖像後，用這些算法對數字圖像進行處理，分析計算，並輸出結果。機器視覺企業之間的競爭，說到底就是算法準確性的競爭，因此每個企業都會投入很多的資源對核心軟件進行開發。隻有優秀的機器視覺圖像處理軟件才能進行快速而又準確的檢查，且減少對硬件係統的依賴性。軟件是機器視覺的大腦，隻有在軟件將采集到的圖像數據化以後，機器才能進行識別和檢測等功能。
光源
光源是機器視覺係統中重要的組件之一，一個合適的光源是機器視覺係統正常運行的必備條件。使用光源的目的是將被測物體與背景盡量明顯分別，獲得高品質、高對比度的圖像。
鏡頭——視網膜
鏡頭的作用是光學成像。盡管照相機、分析軟件和照明對於機器視覺係統都是十分重要的，可最關鍵的元件還是工業相機鏡頭。係統若想完全發揮其功能，鏡頭必須要能夠滿足要求才行。決定鏡頭性能的參數主要有焦距，工作距離、視嚐景深、分辨率等。景深，是指鏡頭能夠獲得最佳圖像時，被攝物體離此最佳焦點前後的距範圍。視場，表示攝像頭所能觀測到的最大範圍，通常以角度表示，一般說來視場越大，觀測範圍越大。工作距離，是指鏡頭到被攝物體的距離，工作距離越長，成本越高。
相機——眼球
機器視覺相機(“眼球”)的目的是將通過鏡頭投影到傳感器的圖像傳送到能夠儲存、分析和（或者）顯示的機器設備上。按照芯片類型可以分為CCD相機、CMOS相機。CCD和CMOS是現在普遍采用的兩種圖像工藝技術，它們之間的主要差異在於傳送方式的不同。
圖像采集單元——視覺神經
圖像采集單元中最重要的元件是圖像采集卡，它是圖像采集部分和圖像處理部分的接口。一般具有以下的功能模塊：圖像信號的接收與A／D轉換模塊，負責圖像信號的放大與數字化。有用於彩色或黑白圖像的采集卡。彩色輸入信號可分為複合信號或RGB分量信號。攝像機控製輸入輸出接口，主要負責協調攝像機進行同步或實現異步重臵拍照、定時拍照等。總線接口，負責通過PC機內部總線高速輸出數字數據，一般是PCI接口，傳輸率可高達130Mbps，完全能勝任高精度圖像的實時傳輸。且占用較少的CPU時間。
輸出單元
輸入輸出單元,在完成圖像采集和處理工作之後，需要將圖像處理的結果輸出，並作出與結果匹配的動作，如剔廢、報警燈，並通過人機界麵顯示生產信息。
機器視覺的應用領域
視覺技術的最大優點是與被觀測對象無接觸，因此對觀測與被觀測者都不會產生任何損傷,安全可靠。理論上，人眼觀察不到的範圍機器視覺也可以觀察，例如紅外線、微波、超聲波等，而機器視覺則可以利用這方麵的傳感器件形成紅外線、微波、超聲波等圖像。另外,人無法長時間地觀察對象,機器視覺則無時間限製,而且具有很高的分辨精度和速度。
所以,機器視覺應用領域十分廣泛,可分為工業、科學研究、軍事和民用4大領域。機器視覺廣泛運用於儀表板智能集成測試係統、金屬板表麵自動控傷係統、汽車車身檢測係統、紙幣印刷質量檢測、智能交通管理、金相分析、醫學成像分析、流水線生產檢測等等。
目前，將近80%的工業視覺係統主要用在檢測方麵，包括用於提高生產效率、控製生產過程中的產品質量、采集產品數據等。機器視覺自動化設備可以代替人工不知疲倦的進行重複性的工作，且在一些不適合於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，機器視覺可替代人工視覺。在工業4.0的趨勢下，機器視覺行業方興未艾，機器視覺產品在其他下遊行業中的應用仍有長足發展空間。
