機(jī)器視覺概念

簡單來說，機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。 機(jī)器視覺系統(tǒng)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(jì)算機(jī)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(jìn)行處理并最終用于實(shí)際檢測(cè)、測(cè)量和控制。

機(jī)器視覺系統(tǒng)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。在取得圖像后，用這些算法對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行處理，分析計(jì)算，并輸出結(jié)果。機(jī)器視覺企業(yè)之間的競爭，說到底就是算法準(zhǔn)確性的競爭，因此每個(gè)企業(yè)都會(huì)投入很多的資源對(duì)核心軟件進(jìn)行開發(fā)。只有優(yōu)秀的機(jī)器視覺圖像處理軟件才能進(jìn)行快速而又準(zhǔn)確的檢查，且減少對(duì)硬件系統(tǒng)的依賴性。軟件是機(jī)器視覺的大腦，只有在軟件將采集到的圖像數(shù)據(jù)化以后，機(jī)器才能進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè)等功能。

光源

光源是機(jī)器視覺系統(tǒng)中重要的組件之一，一個(gè)合適的光源是機(jī)器視覺系統(tǒng)正常運(yùn)行的必備條件。使用光源的目的是將被測(cè)物體與背景盡量明顯分別，獲得高品質(zhì)、高對(duì)比度的圖像。

鏡頭——視網(wǎng)膜

鏡頭的作用是光學(xué)成像。盡管照相機(jī)、分析軟件和照明對(duì)于機(jī)器視覺系統(tǒng)都是十分重要的，可最關(guān)鍵的元件還是工業(yè)相機(jī)鏡頭。系統(tǒng)若想完全發(fā)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(shù)主要有焦距，工作距離、視嘗景深、分辨率等。景深，是指鏡頭能夠獲得最佳圖像時(shí)，被攝物體離此最佳焦點(diǎn)前后的距范圍。視場，表示攝像頭所能觀測(cè)到的最大范圍，通常以角度表示，一般說來視場越大，觀測(cè)范圍越大。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(jī)——眼球

機(jī)器視覺相機(jī)(“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(chǔ)存、分析和（或者）顯示的機(jī)器設(shè)備上。按照芯片類型可以分為CCD相機(jī)、CMOS相機(jī)。CCD和CMOS是現(xiàn)在普遍采用的兩種圖像工藝技術(shù)，它們之間的主要差異在于傳送方式的不同。

圖像采集單元——視覺神經(jīng)

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(hào)的接收與A／D轉(zhuǎn)換模塊，負(fù)責(zé)圖像信號(hào)的放大與數(shù)字化。有用于彩色或黑白圖像的采集卡。彩色輸入信號(hào)可分為復(fù)合信號(hào)或RGB分量信號(hào)。攝像機(jī)控制輸入輸出接口，主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)攝像機(jī)進(jìn)行同步或?qū)崿F(xiàn)異步重臵拍照、定時(shí)拍照等。總線接口，負(fù)責(zé)通過PC機(jī)內(nèi)部總線高速輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，一般是PCI接口，傳輸率可高達(dá)130Mbps，完全能勝任高精度圖像的實(shí)時(shí)傳輸。且占用較少的CPU時(shí)間。

輸出單元

輸入輸出單元,在完成圖像采集和處理工作之后，需要將圖像處理的結(jié)果輸出，并作出與結(jié)果匹配的動(dòng)作，如剔廢、報(bào)警燈，并通過人機(jī)界面顯示生產(chǎn)信息。

機(jī)器視覺的應(yīng)用領(lǐng)域

視覺技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是與被觀測(cè)對(duì)象無接觸，因此對(duì)觀測(cè)與被觀測(cè)者都不會(huì)產(chǎn)生任何損傷,安全可靠。理論上，人眼觀察不到的范圍機(jī)器視覺也可以觀察，例如紅外線、微波、超聲波等，而機(jī)器視覺則可以利用這方面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(shí)間地觀察對(duì)象,機(jī)器視覺則無時(shí)間限制,而且具有很高的分辨精度和速度。

所以,機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,可分為工業(yè)、科學(xué)研究、軍事和民用4大領(lǐng)域。機(jī)器視覺廣泛運(yùn)用于儀表板智能集成測(cè)試系統(tǒng)、金屬板表面自動(dòng)控傷系統(tǒng)、汽車車身檢測(cè)系統(tǒng)、紙幣印刷質(zhì)量檢測(cè)、智能交通管理、金相分析、醫(yī)學(xué)成像分析、流水線生產(chǎn)檢測(cè)等等。

目前，將近80%的工業(yè)視覺系統(tǒng)主要用在檢測(cè)方面，包括用于提高生產(chǎn)效率、控制生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量、采集產(chǎn)品數(shù)據(jù)等。機(jī)器視覺自動(dòng)化設(shè)備可以代替人工不知疲倦的進(jìn)行重復(fù)性的工作，且在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，機(jī)器視覺可替代人工視覺。在工業(yè)4.0的趨勢(shì)下，機(jī)器視覺行業(yè)方興未艾，機(jī)器視覺產(chǎn)品在其他下游行業(yè)中的應(yīng)用仍有長足發(fā)展空間。