機(jī)器視覺基礎(chǔ)知識(shí)合集1

目前機(jī)器視覺技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化、實(shí)用化，鏡頭、高速相機(jī)、光源、圖像軟件、圖像采集卡、視覺處理器等相關(guān)產(chǎn)品功能日益完善。機(jī)器視覺技術(shù)在信息化時(shí)代正扮演著越來越重要的角色。

到如今，中國已經(jīng)成為世界機(jī)器視覺發(fā)展最為活躍地區(qū)，應(yīng)用范圍涵蓋了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍事、航天、氣象等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)。雖然機(jī)器視覺的成長速度非?？?，但是還是有很多人對(duì)機(jī)器視覺并不了解，今天我們來了解下機(jī)器視覺。

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什么是機(jī)器視覺系統(tǒng)？

機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）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)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動(dòng)作。

與計(jì)算機(jī)視覺相比，機(jī)器視覺偏重于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)工程化，能夠自動(dòng)獲取和分析特定的圖像，對(duì)準(zhǔn)確度和處理速度要求都比較高，一般而言，計(jì)算機(jī)視覺多用來識(shí)別“人”，而機(jī)器視覺則多用來識(shí)別“物”。

具體來講，計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用的場景相對(duì)復(fù)雜，要識(shí)別的物體類型也多，形狀不規(guī)則、規(guī)律性不強(qiáng)，有時(shí)甚至很難用客觀量作為識(shí)別的依據(jù)，比如識(shí)別年齡、性別，對(duì)于光線、距離、角度等條件要求較低；而對(duì)準(zhǔn)確度和處理速度要求都比較高，一般機(jī)器視覺的分辨率遠(yuǎn)高于計(jì)算機(jī)視覺，而且往往要求實(shí)時(shí)，處理速度非常關(guān)鍵。

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機(jī)器視覺的優(yōu)勢(shì)

機(jī)器視覺系統(tǒng)具有高效率、高度自動(dòng)化的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)很高的分辨率精度和速度。機(jī)器視覺系統(tǒng)與被檢測對(duì)象無接觸，安全可靠。人工檢測與機(jī)器視覺自動(dòng)檢測的主要區(qū)別有：

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系統(tǒng)組成

一個(gè)典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)包括以下部分：

(1)照明

照明是影響機(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。由于沒有通用的機(jī)器視覺光源照明設(shè)備，所以針對(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)到最佳的效果。

光源可分為可見光和不可見光，常見的幾種可見光源有白熾燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈?？梢姽獾娜秉c(diǎn)是光能不穩(wěn)定。所以如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定，是目前急需解決的問題；另一方面，環(huán)境光有可能影響圖像的質(zhì)量，所以可采用加防護(hù)屏的方法來減少環(huán)境光的影響。

照明系統(tǒng)按照照射方法可分為：背向照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光和頻閃光照明等。其中，背向光照明是被測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)光照明是將光柵或光源等投射到被測物上，根據(jù)它們產(chǎn)生的即便，調(diào)解出被測物體的三維信息。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。

(2)鏡頭

工業(yè)鏡頭

FOV（Field Of vision）=所需分辨率亞像素相機(jī)尺寸/PRTM（零件測量公差）

選擇鏡頭需要注意：

1. 焦距
2. 目標(biāo)高度
3. 影像高度
4. 放大倍數(shù)
5. 影像至目標(biāo)的距離
6. 中心點(diǎn)/節(jié)點(diǎn)
7. 畸變

(3)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) ** 。

(4)圖像采集卡

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。

(5)視覺處理器

視覺處理器集采集卡與處理器與一體。以往計(jì)算機(jī)速度較慢時(shí)，采用視覺處理器加快視覺處理任務(wù)，現(xiàn)在由于采集卡可以快速傳輸圖像到存儲(chǔ)器，而且計(jì)算機(jī)也快多了，所以現(xiàn)在視覺處理器用的較少了。

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工業(yè)鏡頭

工業(yè)鏡頭的接口：