機ji器qi視shi覺jiao是shi人ren工gong智zhi能neng正zheng在zai快kuai速su發fa展zhan的de一yi個ge分fen支zhi。簡jian單dan說shuo來lai

，機ji器qi視shi覺jiao就jiu是shi用yong機ji器qi代dai替ti人ren眼yan來lai做zuo測ce量liang和he判pan斷duan。機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong是shi通tong過guo機ji器qi視shi覺jiao產chan品pin（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理係統，得到被攝目標的形態信息
，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號;圖像係統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控製現場的設備動作。

 

 

如今，中國正成為世界機器視覺發展最活躍的地區之一，應用範圍涵蓋了工業、農業、醫藥、軍事、航天、氣象、天文、公安、交通、安全
、科(ke)研(yan)等(deng)國(guo)民(min)經(jing)濟(ji)的(de)各(ge)個(ge)行(xing)業(ye)。其(qi)重(zhong)要(yao)原(yuan)因(yin)是(shi)中(zhong)國(guo)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)全(quan)球(qiu)製(zhi)造(zao)業(ye)的(de)加(jia)工(gong)中(zhong)心(xin)，高(gao)要(yao)求(qiu)的(de)零(ling)部(bu)件(jian)加(jia)工(gong)及(ji)其(qi)相(xiang)應(ying)的(de)先(xian)進(jin)生(sheng)產(chan)線(xian)

，使(shi)許(xu)多(duo)具(ju)有(you)國(guo)際(ji)先(xian)進(jin)水(shui)平(ping)的(de)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)和(he)應(ying)用(yong)經(jing)驗(yan)也(ye)進(jin)入(ru)了(le)中(zhong)國(guo)。

 

經曆過長期的蟄伏，2010年中國機器視覺市場迎來了爆發式增長。數據顯示當年
，中國機器視覺市場規模達到8.3億元
，同比增長48.2%
，其中智能相機、軟件
、光源和板卡的增長幅度都達到了50%，工業相機和鏡頭也保持了40%以上的增幅，皆為2007年以來的最高水平。

 

 

機器視覺檢測係統采用CCD照相機將被檢測的目標轉換成圖像信號
，傳送給專用的圖像處理係統
，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號，圖像處理係統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，如麵積、數量、位置、長度，再根據預設的允許度和其他條件輸出結果
，包括尺寸、角度、個數、合格 / 不合格、有 / 無等，實現自動識別功能。

 

機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)的(de)特(te)點(dian)是(shi)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)的(de)柔(rou)性(xing)和(he)自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)。在(zai)一(yi)些(xie)不(bu)適(shi)合(he)於(yu)人(ren)工(gong)作(zuo)業(ye)的(de)危(wei)險(xian)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)或(huo)人(ren)工(gong)視(shi)覺(jiao)難(nan)以(yi)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)的(de)場(chang)合(he)，常(chang)用(yong)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)來(lai)替(ti)代(dai)人(ren)工(gong)視(shi)覺(jiao)；同(tong)時(shi)在(zai)大(da)批(pi)量(liang)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，用(yong)人(ren)工(gong)視(shi)覺(jiao)檢(jian)查(zha)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)效(xiao)率(lv)低(di)且(qie)精(jing)度(du)不(bu)高(gao)，用(yong)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)大(da)大(da)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)和(he)生(sheng)產(chan)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)。而(er)且(qie)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)易(yi)於(yu)實(shi)現(xian)信(xin)息(xi)集(ji)成(cheng)，是(shi)實(shi)現(xian)計(ji)算(suan)機(ji)集(ji)成(cheng)製(zhi)造(zao)的(de)基(ji)礎(chu)技(ji)術(shu)。

 

 

一個典型的機器視覺係統包括以下五大塊：

 

 

照zhao明ming是shi影ying響xiang機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong輸shu入ru的de重zhong要yao因yin素su，它ta直zhi接jie影ying響xiang輸shu入ru數shu據ju的de質zhi量liang和he應ying用yong效xiao果guo。由you於yu沒mei有you通tong用yong的de機ji器qi視shi覺jiao照zhao明ming設she備bei
，所suo以yi針zhen對dui每mei個ge特te定ding的de應ying用yong實shi例li，要yao選xuan擇ze相xiang應ying的de照zhao明ming裝zhuang置zhi，以yi達da到dao最zui佳jia效xiao果guo。光guang源yuan可ke分fen為wei可ke見jian光guang和he不bu可ke見jian光guang。常chang用yong的de幾ji種zhong可ke見jian光guang源yuan是shi白bai熾chi燈deng、日光燈
、水shui銀yin燈deng和he鈉na光guang燈deng。可ke見jian光guang的de缺que點dian是shi光guang能neng不bu能neng保bao持chi穩wen定ding。如ru何he使shi光guang能neng在zai一yi定ding的de程cheng度du上shang保bao持chi穩wen定ding
，是shi實shi用yong化hua過guo程cheng中zhong急ji需xu要yao解jie決jue的de問wen題ti。另ling一yi方fang麵mian，環huan境jing光guang有you可ke能neng影ying響xiang圖tu像xiang的de質zhi量liang
，所suo以yi可ke采cai用yong加jia防fang護hu屏ping的de方fang法fa來lai減jian少shao環huan境jing光guang的de影ying響xiang。照zhao明ming係xi統tong按an其qi照zhao射she方fang法fa可ke分fen為wei：背向照明、前向照明、結(jie)構(gou)光(guang)和(he)頻(pin)閃(shan)光(guang)照(zhao)明(ming)等(deng)。其(qi)中(zhong)，背(bei)向(xiang)照(zhao)明(ming)是(shi)被(bei)測(ce)物(wu)放(fang)在(zai)光(guang)源(yuan)和(he)攝(she)像(xiang)機(ji)之(zhi)間(jian)，它(ta)的(de)優(you)點(dian)是(shi)能(neng)獲(huo)得(de)高(gao)對(dui)比(bi)度(du)的(de)圖(tu)像(xiang)。前(qian)向(xiang)照(zhao)明(ming)是(shi)光(guang)源(yuan)和(he)攝(she)像(xiang)機(ji)位(wei)於(yu)被(bei)測(ce)物(wu)的(de)同(tong)側(ce)，這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)便(bian)於(yu)安(an)裝(zhuang)。結(jie)構(gou)光(guang)照(zhao)明(ming)是(shi)將(jiang)光(guang)柵(zha)或(huo)線(xian)光(guang)源(yuan)等(deng)投(tou)射(she)到(dao)被(bei)測(ce)物(wu)上(shang)
，根(gen)據(ju)它(ta)們(men)產(chan)生(sheng)的(de)畸(ji)變(bian)，解(jie)調(tiao)出(chu)被(bei)測(ce)物(wu)的(de)三(san)維(wei)信(xin)息(xi)。頻(pin)閃(shan)光(guang)照(zhao)明(ming)是(shi)將(jiang)高(gao)頻(pin)率(lv)的(de)光(guang)脈(mai)衝(chong)照(zhao)射(she)到(dao)物(wu)體(ti)上(shang)
，攝(she)像(xiang)機(ji)拍(pai)攝(she)要(yao)求(qiu)與(yu)光(guang)源(yuan)同(tong)步(bu)。

 

 

FOV（Field of Vision）=所需分辨率*亞象素*相機尺寸/PRTM（零件測量公差比）

 

鏡頭選擇應注意：

 

①焦距②目標高度 ③影像高度 ④放大倍數 ⑤影像至目標的距離 ⑥中心點 /節點⑦畸變

 

視覺檢測中如何確定鏡頭的焦距

 

為特定的應用場合選擇合適的工業鏡頭時必須考慮以下因素：

 

· 視野 - 被成像區域的大小。

 

· 工作距離 （WD） - 攝像機鏡頭與被觀察物體或區域之間的距離。

 

· CCD - 攝像機成像傳感器裝置的尺寸。

 

· 這些因素必須采取一致的方式對待。如果在測量物體的寬度，則需要使用水平方向的 CCD 規格
，等等。如果以英寸為單位進行測量，則以英尺進行計算，最後再轉換為毫米。

 

參考如下例子：有一台 1/3” C 型安裝的 CCD 攝像機（水平方向為 4.8 毫米）。物體到鏡頭前部的距離為 12”（305 毫米）。視野或物體的尺寸為2.5”（64 毫米）。換算係數為 1” = 25.4 毫米（經過圓整）。

 

FL = 4.8 毫米 x 305 毫米 / 64 毫米

 

FL = 1464 毫米 / 64 毫米

 

FL = 按 23 毫米鏡頭的要求

 

FL = 0.19” x 12” / 2.5”

 

FL = 2.28” / 2.5”

 

FL = 0.912” x 25.4 毫米/inch

 

FL = 按 23 毫米鏡頭的要求

 

注：勿將工作距離與物體到像的距離混淆。工作距離是從工業鏡頭前部到被觀察物體之間的距離。而物體到像的距離是 CCD 傳感器到物體之間的距離。計算要求的工業鏡頭焦距時，必須使用工作距離

 

 

按照不同標準可分為：標準分辨率數字相機和模擬相機等 。要根據不同的實際應用場合選不同的相機和高分辨率相機：

 

按成像色彩劃分，可分為彩色相機和黑白相機；

 

按分辨率劃分，像素數在38萬以下的為普通型
，像素數在38萬以上的高分辨率型；

 

按光敏麵尺寸大小劃分
，可分為1/4
、1/3、1/2、1英寸相機；

 

按掃描方式劃分，可分為行掃描相機（線陣相機）和麵掃描相機（麵陣相機）兩種方式；（麵掃描相機又可分為隔行掃描相機和逐行掃描相機）

；

 

按同步方式劃分

，可分為普通相機（內同步）和具有外同步功能的相機等。

 

 

圖像采集卡隻是完整的機器視覺係統的一個部件，但是 它扮演一個非常重要的角色。圖像采集卡直接決定了攝像頭的接口：黑白、彩色、模擬、數字等等。

 

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算機存儲器進行處理。有些采集卡有內置的多路開關。例如，可以連接8個ge不bu同tong的de攝she像xiang機ji，然ran後hou告gao訴su采cai集ji卡ka采cai用yong那na一yi個ge相xiang機ji抓zhua拍pai到dao的de信xin息xi。有you些xie采cai集ji卡ka有you內nei置zhi的de數shu字zi輸shu入ru以yi觸chu發fa采cai集ji卡ka進jin行xing捕bu捉zhuo，當dang采cai集ji卡ka抓zhua拍pai圖tu像xiang時shi數shu字zi輸shu出chu口kou就jiu觸chu發fa閘zha門men。

 

視shi覺jiao處chu理li器qi集ji采cai集ji卡ka與yu處chu理li器qi於yu一yi體ti。以yi往wang計ji算suan機ji速su度du較jiao慢man時shi，采cai用yong視shi覺jiao處chu理li器qi加jia快kuai視shi覺jiao處chu理li任ren務wu。采cai集ji卡ka傳chuan輸shu圖tu像xiang到dao存cun儲chu器qi，進jin而er計ji算suan分fen析xi。當dang前qian主zhu流liu配pei置zhi的dePLC，且配置較高，視覺處理器已經幾乎退出市場。

 

 

在zai布bu匹pi的de生sheng產chan過guo程cheng中zhong，像xiang布bu匹pi質zhi量liang檢jian測ce這zhe種zhong有you高gao度du重zhong複fu性xing和he智zhi能neng性xing的de工gong作zuo隻zhi能neng靠kao人ren工gong檢jian測ce來lai完wan成cheng，在zai現xian代dai化hua流liu水shui線xian後hou麵mian常chang常chang可ke看kan到dao很hen多duo的de檢jian測ce工gong人ren來lai執zhi行xing這zhe道dao工gong序xu


，給gei企qi業ye增zeng加jia巨ju大da的de人ren工gong成cheng本ben和he管guan理li成cheng本ben的de同tong時shi，卻que仍reng然ran不bu能neng保bao證zheng100 %的檢驗合格率（即“零缺陷”）。對布匹質量的檢測是重複性勞動，容易出錯且效率低。

 

流水線進行自動化的改造，使布匹生產流水線變成快速、實時
、準確、高效的流水線。在流水線上，所有布匹的顏色
、及數量都要進行自動確認（以下簡稱“布匹檢測”）。caiyongjiqishijiaodezidongshibiejishuwanchengyiqianyourengonglaiwanchengdegongzuo。zaidapiliangdebupijiancezhong
，yongrengongjianzhachanpinzhiliangxiaolvdiqiejingdubugao，yongjiqishijiaojiancefangfakeyidadatigaoshengchanxiaolvheshengchandezidonghuachengdu。

 

 

一般布匹檢測（自動識別）先利用高清晰度、高速攝像鏡頭拍攝標準圖像
，在此基礎上設定一定標準；然後拍攝被檢測的圖像，再將兩者進行對比。但是在布匹質量檢測工程中要複雜一些：

 

1． 圖像的內容不是單一的圖像，每塊被測區域存在的雜質的數量、大小、顏色、位置不一定一致。

 

2． 雜質的形狀難以事先確定。

 

3． 由於布匹快速運動對光線產生反射，圖像中可能會存在大量的噪聲。

 

4． 在流水線上，對布匹進行檢測，有實時性的要求。

 

由於上述原因
，圖像識別處理時應采取相應的算法，提取雜質的特征，進行模式識別，實現智能分析。

 

 

一般而言

，從彩色CCD相機中獲取的圖像都是RGB圖像。也就是說每一個像素都由紅（R）綠（G）藍（B）三個成分組成，來表示RGB色se彩cai空kong間jian中zhong的de一yi個ge點dian。問wen題ti在zai於yu這zhe些xie色se差cha不bu同tong於yu人ren眼yan的de感gan覺jiao。即ji使shi很hen小xiao的de噪zao聲sheng也ye會hui改gai變bian顏yan色se空kong間jian中zhong的de位wei置zhi。所suo以yi無wu論lun我wo們men人ren眼yan感gan覺jiao有you多duo麼me的de近jin似si
，在zai顏yan色se空kong間jian中zhong也ye不bu盡jin相xiang同tong。基ji於yu上shang述shu原yuan因yin，我wo們men需xu要yao將jiangRGB像素轉換成為另一種顏色空間CIELAB。目的就是使我們人眼的感覺盡可能的與顏色空間中的色差相近。

 

 

genjushangmiandedaodechulituxiang

，genjuxuqiu，zaichunsebeijingxiajiancezazhiseban，bingqieyaojisuanchusebandemianji
，yiquedingshifouzaijiancefanweizhinei。yincituxiangchuliruanjianyaojuyoufenlimubiao

，jiancemubiao，bingqiejisuanchuqimianjidegongneng。

 

Blob分析（Blob Analysis）是對圖像中相同像素的連通域進行分析

，該連通域稱為Blob。經二值化（Binary Thresholding）處理後的圖像中色斑可認為是blob。Blob分析工具可以從背景中分離出目標，並可計算出目標的數量
、位置、形狀、方(fang)向(xiang)和(he)大(da)小(xiao)
，還(hai)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)相(xiang)關(guan)斑(ban)點(dian)間(jian)的(de)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)。在(zai)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)是(shi)采(cai)用(yong)單(dan)個(ge)的(de)像(xiang)素(su)逐(zhu)一(yi)分(fen)析(xi)，而(er)是(shi)對(dui)圖(tu)形(xing)的(de)行(xing)進(jin)行(xing)操(cao)作(zuo)。圖(tu)像(xiang)的(de)每(mei)一(yi)行(xing)都(dou)用(yong)遊(you)程(cheng)長(chang)度(du)編(bian)碼(ma)（RLE）來表示相鄰的目標範圍。這種算法與基於象素的算法相比，大大提高處理速度。

 

 

應用程序把返回的結果存入數據庫或用戶指定的位置，並根據結果控製機械部分做相應的運動。

 

genjushibiedejieguo，cunrushujukujinxingxinxiguanli。yihoukeyisuishiduixinxijinxingjiansuozhaxun，guanlizhekeyihuozhimouduanshijianneiliushuixiandemangxian
，weixiayibudegongzuozuochuanpai
；可以獲知內布匹的質量情況等等。

 

 

在國外，機器視覺的應用普及主要體現在半導體及電子行業，其中大概40%-50%都集中在半導體行業。具體如PCB印刷電路：各類生產印刷電路板組裝技術、設備；單、雙麵、多層線路板，覆銅板及所需的材料及輔料
；輔助設施以及耗材、油墨、藥水藥劑、配件
；電子封裝技術與設備
；絲網印刷設備及絲網周邊材料等。SMT表麵貼裝：SMT工藝與設備、焊接設備
、測試儀器、返修設備及各種輔助工具及配件、SMT材料、貼片劑、膠粘劑
、焊劑
、焊料及防氧化油、焊膏
、清洗劑等；再流焊機

、波峰焊機及自動化生產線設備。電子生產加工設備：電子元件製造設備、半導體及集成電路製造設備、元器件成型設備
、電(dian)子(zi)工(gong)模(mo)具(ju)。機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)還(hai)在(zai)質(zhi)量(liang)檢(jian)測(ce)的(de)各(ge)個(ge)方(fang)麵(mian)已(yi)經(jing)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)
，並(bing)且(qie)其(qi)產(chan)品(pin)在(zai)應(ying)用(yong)中(zhong)占(zhan)據(ju)著(zhe)舉(ju)足(zu)輕(qing)重(zhong)的(de)地(di)位(wei)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)還(hai)用(yong)於(yu)其(qi)他(ta)各(ge)個(ge)領(ling)域(yu)。

 

而在中國，視覺技術的應用開始於90niandai，yinweixingyebenshenjiushuyuxinxingdelingyu，zaijiazhijiqishijiaochanpinjishudepujibugou
，daozhiyishanggexingyedeyingyongjihukongbai。muqianguoneijiqishijiaodaduoweiguowaipinpai。guoneidaduojiqishijiaogongsijibenshangshikaodailiguowaigezhongjiqishijiaopinpaiqijia，suizhejiqishijiaodebuduanyingyong，gongsiguimomanmanzuoda，jishushangyijingzhujianchengshu。

 

隨著經濟水平的提高，3D機器視覺也開始進入人們的視野。3D機器視覺大多用於水果和蔬菜
、木材
、化妝品
、烘焙食品
、電dian子zi組zu件jian和he醫yi藥yao產chan品pin的de評ping級ji。它ta可ke以yi提ti高gao合he格ge產chan品pin的de生sheng產chan能neng力li
，在zai生sheng產chan過guo程cheng的de早zao期qi就jiu報bao廢fei劣lie質zhi產chan品pin，從cong而er減jian少shao了le浪lang費fei節jie約yue成cheng本ben。這zhe種zhong功gong能neng非fei常chang適shi合he用yong於yu高gao度du
、形狀、數量甚至色彩等產品屬性的成像。

 

在行業應用方麵
，主要有製藥、包裝
、電子、汽車製造、半導體、紡織、煙草、交通、物wu流liu等deng行xing業ye
，用yong機ji器qi視shi覺jiao技ji術shu取qu代dai人ren工gong，可ke以yi提ti供gong生sheng產chan效xiao率lv和he產chan品pin質zhi量liang。例li如ru在zai物wu流liu行xing業ye，可ke以yi使shi用yong機ji器qi視shi覺jiao技ji術shu進jin行xing快kuai遞di的de分fen揀jian分fen類lei
，不bu會hui出chu現xian大da多duo快kuai遞di公gong司si人ren工gong進jin行xing分fen揀jian，減jian少shao物wu品pin的de損sun壞huai率lv，可ke以yi提ti高gao分fen揀jian效xiao率lv
，減jian少shao人ren工gong勞lao動dong。