一、什么是機器視覺系統

視覺是人類觀察和認知世界的重要手段，隨著信息技術的發展，人類逐漸把這種技能賦予計算機、機器人或者其他智能機器，這就是我們今天所要提到的機器視覺技術，機器視覺就(jiu)是用機器代(dai)替人(ren)眼來(lai)做(zuo)測量(liang)和判(pan)斷。

機器視覺(jue)(jue)系統(tong)是一(yi)種模(mo)仿人類視覺(jue)(jue)系統(tong)工作原(yuan)理(li)的系統(tong)，通(tong)過攝像頭、圖像處理(li)算法和人工智能技術，實現圖像或視頻(pin)的識別、分析(xi)和理(li)解。機器視覺(jue)(jue)系統(tong)在工業(ye)、醫療(liao)、農業(ye)、交通(tong)等領域有(you)著廣泛的應用(yong)。

二、機器視覺系統由哪幾部分組成

機(ji)器視覺系(xi)統(tong)在(zai)信息化時代正扮(ban)演著越來越重要的角色，一般完整的機(ji)器視覺系(xi)統(tong)由以下六個部(bu)分組成：

1、照明（光源）

照(zhao)(zhao)明(ming)是影響機器視(shi)覺系(xi)(xi)統輸(shu)入的(de)重要(yao)因素(su)。光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)系(xi)(xi)統的(de)設計非常重要(yao)，它與輸(shu)入數據直接相(xiang)關，即圖像的(de)質量和應(ying)用(yong)效(xiao)(xiao)(xiao)果。工程(cheng)師需(xu)(xu)要(yao)首先確(que)定(ding)有(you)效(xiao)(xiao)(xiao)的(de)照(zhao)(zhao)明(ming)條件，并根據用(yong)戶(hu)需(xu)(xu)求和產(chan)品(pin)特性選擇相(xiang)應(ying)的(de)照(zhao)(zhao)明(ming)設備，以確(que)保在(zai)這種(zhong)照(zhao)(zhao)明(ming)條件下生成的(de)圖像可(ke)(ke)以突出顯(xian)示用(yong)戶(hu)所(suo)需(xu)(xu)的(de)目標信(xin)息特征。光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)通常分為可(ke)(ke)見(jian)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)和不(bu)(bu)可(ke)(ke)見(jian)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)。工業上通常使用(yong)的(de)可(ke)(ke)見(jian)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)是LED、鹵素(su)燈(deng)、熒光(guang)(guang)燈(deng)等。不(bu)(bu)可(ke)(ke)見(jian)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)主要(yao)是近(jin)紅外光(guang)(guang)、紫外光(guang)(guang)、X射線等。LED光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)是一(yi)種(zhong)廣泛應(ying)用(yong)于教學的(de)機器視(shi)覺光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)，具有(you)高效(xiao)(xiao)(xiao)率、長(chang)壽命(ming)、防潮、抗震、節能環保的(de)特點(dian)。這是工程(cheng)師在(zai)設計照(zhao)(zhao)明(ming)系(xi)(xi)統時(shi)的(de)選擇。不(bu)(bu)可(ke)(ke)見(jian)光(guang)(guang)源(yuan)(yuan)主要(yao)用(yong)于滿足某些特定(ding)需(xu)(xu)求，例(li)如管道(dao)焊接過(guo)程(cheng)的(de)檢測，因為不(bu)(bu)可(ke)(ke)見(jian)光(guang)(guang)的(de)穿透(tou)只能到達檢測點(dian)。

2、鏡頭

鏡(jing)(jing)頭(tou)是(shi)機器(qi)視覺系(xi)統(tong)中的(de)重要(yao)組件，其作(zuo)用是(shi)光學成(cheng)像(xiang)。鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)主要(yao)參數(shu)是(shi)焦距(ju)、景深(shen)、分辨率、工作(zuo)距(ju)離(li)(li)和視場。景深(shen)是(shi)指鏡(jing)(jing)頭(tou)可以(yi)獲取圖像(xiang)時，被(bei)攝物體(ti)(ti)與(yu)焦點前后之(zhi)間的(de)距(ju)離(li)(li)范(fan)圍(wei)(wei)。視場表(biao)示攝像(xiang)機可以(yi)觀(guan)(guan)察到的(de)范(fan)圍(wei)(wei)，通常以(yi)角度(du)表(biao)示。一般來說，視野(ye)越大(da)，觀(guan)(guan)察范(fan)圍(wei)(wei)越大(da)。工作(zuo)距(ju)離(li)(li)是(shi)指鏡(jing)(jing)頭(tou)與(yu)被(bei)攝物體(ti)(ti)之(zhi)間的(de)距(ju)離(li)(li)。工作(zuo)距(ju)離(li)(li)越長(chang)，成(cheng)本越高。在(zai)設計機器(qi)視覺系(xi)統(tong)時，請(qing)選擇參數(shu)符合用戶需求的(de)鏡(jing)(jing)頭(tou)。

3、工業相機

在機(ji)器視(shi)覺(jue)系統(tong)中，工(gong)(gong)業(ye)相(xiang)(xiang)機(ji)必不可(ke)(ke)少(shao)。它(ta)們(men)(men)就像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)人的(de)(de)眼(yan)睛，用(yong)于捕獲圖像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。工(gong)(gong)業(ye)相(xiang)(xiang)機(ji)根據(ju)(ju)感光器的(de)(de)不同(tong)可(ke)(ke)分為(wei)：CCD相(xiang)(xiang)機(ji)和(he)CMOS相(xiang)(xiang)機(ji)。CCD照相(xiang)(xiang)機(ji)的(de)(de)成本較高，在機(ji)器視(shi)覺(jue)系統(tong)中，工(gong)(gong)業(ye)相(xiang)(xiang)機(ji)必不可(ke)(ke)少(shao)。它(ta)們(men)(men)就像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)人的(de)(de)眼(yan)睛，用(yong)于捕獲圖像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。工(gong)(gong)業(ye)相(xiang)(xiang)機(ji)根據(ju)(ju)感光器的(de)(de)不同(tong)可(ke)(ke)分為(wei)：CCD相(xiang)(xiang)機(ji)和(he)CMOS相(xiang)(xiang)機(ji)。CCD照相(xiang)(xiang)機(ji)的(de)(de)成本較高，但成像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量，成像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)透明度(du)(du)(du)和(he)色彩豐富(fu)度(du)(du)(du)比CMOS照相(xiang)(xiang)機(ji)要好得多。CCD攝(she)像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)根據(ju)(ju)其使(shi)用(yong)的(de)(de)CCD感光元件可(ke)(ke)以(yi)分為(wei)線(xian)陣式和(he)面(mian)陣式兩種。線(xian)陣式CCD相(xiang)(xiang)機(ji)采用(yong)“線(xian)”的(de)(de)形式，并且(qie)圖像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)信(xin)息(xi)只能以(yi)行(xing)為(wei)為(wei)單位進行(xing)處理，分辨(bian)率高、速(su)度(du)(du)(du)快。它(ta)主要用(yong)于工(gong)(gong)業(ye)，醫療(liao)，科研等領域相(xiang)(xiang)配套的(de)(de)機(ji)器視(shi)覺(jue)系統(tong)上。面(mian)陣式相(xiang)(xiang)機(ji)可(ke)(ke)以(yi)一次獲取整(zheng)個圖像(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)信(xin)息(xi)，價格相(xiang)(xiang)對便宜。

4、圖像采集單元

圖像采(cai)集單(dan)元(yuan)中(zhong)的重(zhong)要因素是(shi)圖像采(cai)集卡(ka)，它是(shi)圖像采(cai)集單(dan)元(yuan)和(he)圖像處理單(dan)元(yuan)之間的接口。它用于(yu)數(shu)字化獲(huo)取(qu)的圖像，并將其輸(shu)入(ru)并存儲在計算(suan)機(ji)中(zhong)。

5、圖像處理單元

包(bao)含大量圖(tu)像處(chu)理(li)算法(fa)(fa)。采(cai)集圖(tu)像后，使用這(zhe)些算法(fa)(fa)處(chu)理(li)數字圖(tu)像，進行分(fen)析和計算，然后輸出結(jie)果。

6、執行器和人機界面

完成圖(tu)像采集和(he)處理工作后，需要輸出圖(tu)像處理結(jie)(jie)果(guo)，并(bing)進行與結(jie)(jie)果(guo)相匹配的操(cao)作，例(li)如剔除不良品，報(bao)警等，并(bing)通(tong)過人機界面(mian)顯(xian)示生產信(xin)息。

三、機器視覺的工作原理是什么

機器視覺的(de)原理很簡單：

機器視覺檢測系(xi)統(tong)采用CCD照(zhao)相機將(jiang)被(bei)檢測的(de)目標轉換(huan)成(cheng)圖像(xiang)信(xin)號，傳送(song)給專(zhuan)用的(de)圖像(xiang)處理系(xi)統(tong)，根據像(xiang)素分(fen)布和(he)亮(liang)度、顏色等(deng)信(xin)息，轉變成(cheng)數字化信(xin)號，圖像(xiang)處理系(xi)統(tong)對這些信(xin)號進行(xing)各(ge)種運算(suan)來抽取目標的(de)特(te)征，如(ru)面積、數量、位置、長度，再根據預設的(de)允許度和(he)其(qi)他條件輸出結(jie)果，包括尺寸(cun)、角度、個數、合格/不合格、有/無(wu)等(deng)，實現自動識別功(gong)能，并根據判別結(jie)果指導(dao)設備執行(xing)相應的(de)動作。

四、機器視覺系統有哪些特點

機器視覺系統的特點是提高生產的柔性和自動化程度。在一些不適合于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，常用機器視覺來替代人工視覺。

同(tong)時在大批量工(gong)業(ye)生產(chan)過程中(zhong)，用(yong)人工(gong)視覺檢查產(chan)品質量效(xiao)率低且(qie)精度不高，用(yong)機器視覺檢測方(fang)法可以大大提高生產(chan)效(xiao)率和生產(chan)的自動化程度。

而(er)且(qie)機器視覺(jue)易于實現(xian)信息(xi)集成(cheng)，是(shi)實現(xian)計(ji)算機集成(cheng)制造(zao)的基礎技(ji)術。