機(jī)器視覺技術(shù)的難點(diǎn)與市場(chǎng)剖析

　　機(jī)器視覺是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它是利用光機(jī)電一體化的手段使機(jī)器具有視覺的功能。將機(jī)器視覺引入檢測(cè)領(lǐng)域，可以在很多場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)在線高精度高速測(cè)量。同時(shí)機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)理論也一步步的發(fā)展壯大起來。

　　什么是機(jī)器視覺？

　　機(jī)器視覺，簡(jiǎn)單來說就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。它主要用計(jì)算機(jī)來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際檢測(cè)、測(cè)量和控制。機(jī)器視覺的典型機(jī)構(gòu)由五部分組成：照明、鏡頭、相機(jī)、圖像采集卡、視覺處理器。

　　由此而衍生出來的技術(shù)則是機(jī)器視覺技術(shù)，它是一門涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。機(jī)器視覺技術(shù)最大的特點(diǎn)是速度快、信息量大、功能多。

　　機(jī)器視覺的發(fā)展

　　機(jī)器視覺的研究是從20世紀(jì)60年代中期美國(guó)學(xué)者L.R.羅伯茲關(guān)于理解多面體組成的積木世界研究開始的。當(dāng)時(shí)運(yùn)用的預(yù)處理、邊緣檢測(cè)、輪廓線構(gòu)成、對(duì)象建模、匹配等技術(shù)，后來一直在機(jī)器視覺中應(yīng)用。70年代，機(jī)器視覺形成幾個(gè)重要研究分支：①目標(biāo)制導(dǎo)的圖像處理；②圖像處理和分析的并行算法；③從二維圖像提取三維信息；④序列圖像分析和運(yùn)動(dòng)參量求值；⑤視覺知識(shí)的表示；⑥視覺系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)等。

　　機(jī)器視覺技術(shù)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)都有哪些？

　　第一：打光的穩(wěn)定性

　　工業(yè)視覺應(yīng)用一般分成四大類：定位、測(cè)量、檢測(cè)和識(shí)別，其中測(cè)量對(duì)光照的穩(wěn)定性要求最高，因?yàn)楣庹罩灰l(fā)生10-20%的變化，測(cè)量結(jié)果將可能偏差出1-2個(gè)像素，這不是軟件的問題，這是光照變化，導(dǎo)致了圖像上邊緣位置發(fā)生了變化，即使再厲害的軟件也解決不了問題，必須從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度，排除環(huán)境光的干擾，同時(shí)要保證主動(dòng)照明光源的發(fā)光穩(wěn)定性。當(dāng)然通過硬件相機(jī)分辨率的提升也是提高精度，抗環(huán)境干擾的一種辦法了。比如之前的相機(jī)對(duì)應(yīng)物空間尺寸是1個(gè)像素10um，而通過提升分辨率后變成 1個(gè)像素5um，精度近似可以認(rèn)為提升1倍，對(duì)環(huán)境的干擾自然增強(qiáng)了。

　　第二：工件位置的不一致性

　　一般做測(cè)量的項(xiàng)目，無論是離線檢測(cè)，還是在線檢測(cè)，只要是全自動(dòng)化的檢測(cè)設(shè)備，首先做的第一步工作都是要能找到待測(cè)目標(biāo)物。每次待測(cè)目標(biāo)物出現(xiàn)在拍攝視場(chǎng)中時(shí)，要能精確知道待測(cè)目標(biāo)物在哪里，即使你使用一些機(jī)械夾具等，也不能特別高精度保證待測(cè)目標(biāo)物每次都出現(xiàn)在同一位置的，這就需要用到定位功能，如果定位不準(zhǔn)確，可能測(cè)量工具出現(xiàn)的位置就不準(zhǔn)確，測(cè)量結(jié)果有時(shí)會(huì)有較大偏差 。

　　第三：標(biāo)定

　　一般在高精度測(cè)量時(shí)需要做以下幾個(gè)標(biāo)定，一光學(xué)畸變標(biāo)定（如果您不是用的軟件鏡頭，一般都必須標(biāo)定），二投影畸變的標(biāo)定，也就是因?yàn)槟惭b位置誤差代表的圖像畸變校正，三物像空間的標(biāo)定，也就是具體算出每個(gè)像素對(duì)應(yīng)物空間的尺寸。

　　不過目前的標(biāo)定算法都是基于平面的標(biāo)定，如果待測(cè)量的物理不是平面的，標(biāo)定就會(huì)需要作一些特種算法來處理，通常的標(biāo)定算法是解決不了的。

　　此外有些標(biāo)定，因?yàn)椴环奖闶褂脴?biāo)定板，也必須設(shè)計(jì)特殊的標(biāo)定方法，因此標(biāo)定不一定能通過軟件中已有的標(biāo)定算法全部解決。

　　第四：物體的運(yùn)動(dòng)速度

　　如果被測(cè)量的物體不是靜止的，而是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，那么一定要考慮運(yùn)動(dòng)模糊對(duì)圖像精度（模糊像素=物體運(yùn)動(dòng)速度*相機(jī)曝光時(shí)間），這也不是軟件能夠解決的。

　　第五：軟件的測(cè)量精度

　　在測(cè)量應(yīng)用中軟件的精度只能按照1/2—1/4個(gè)像素考慮，最好按照1/2，而不能向定位應(yīng)用一樣達(dá)到1/10-1/30個(gè)像素精度，因?yàn)闇y(cè)量應(yīng)用中軟件能夠從圖像上提取的特征點(diǎn)非常少。

　　在我國(guó)的發(fā)展及應(yīng)用

　　專家分析認(rèn)為，機(jī)器視覺發(fā)展早期，主要集中在歐美和日本。隨著全球制造中心向中國(guó)轉(zhuǎn)移，中國(guó)機(jī)器視覺市場(chǎng)正在繼北美、歐洲和日本之后，成為國(guó)際機(jī)器視覺廠商的重要目標(biāo)市場(chǎng)。在中國(guó)，機(jī)器視覺應(yīng)用起源于20世紀(jì)80年代的技術(shù)引進(jìn)，半導(dǎo)體及電子行業(yè)是機(jī)器視覺應(yīng)用較早的行業(yè)之一，其中大都集中在如PCB印刷電路組裝、元器件制造、半導(dǎo)體及集成電路設(shè)備等，機(jī)器視覺在該行業(yè)的應(yīng)用推廣，對(duì)提高電子產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率起了舉足輕重的作用。