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，機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。

機器視(shi)(shi)覺系統是(shi)一種模仿人類視(shi)(shi)覺系統工作(zuo)原(yuan)理的(de)(de)系統，通過(guo)攝像(xiang)頭、圖像(xiang)處(chu)理算(suan)法和(he)人工智能技術，實現圖像(xiang)或(huo)視(shi)(shi)頻(pin)的(de)(de)識別、分析和(he)理解。機器視(shi)(shi)覺系統在工業(ye)、醫療、農業(ye)、交通等領域(yu)有著廣(guang)泛(fan)的(de)(de)應(ying)用。

二、機器視覺系統由哪幾部分組成

機器(qi)視(shi)覺系統在信(xin)息化時代正(zheng)扮演(yan)著越來(lai)越重要(yao)的(de)角色(se)，一般完整的(de)機器(qi)視(shi)覺系統由以(yi)下六個部分組成(cheng)：

1、照明（光源）

照(zhao)明(ming)(ming)是(shi)影響機器(qi)視(shi)覺(jue)系統(tong)輸入的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素。光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)系統(tong)的(de)(de)(de)設計(ji)非常(chang)重(zhong)要(yao)，它與輸入數據(ju)直(zhi)接相關，即圖像(xiang)的(de)(de)(de)質(zhi)量和應用(yong)(yong)效(xiao)果。工程(cheng)(cheng)師需(xu)要(yao)首(shou)先確(que)定有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)照(zhao)明(ming)(ming)條件，并根據(ju)用(yong)(yong)戶需(xu)求和產品特性選擇(ze)相應的(de)(de)(de)照(zhao)明(ming)(ming)設備，以(yi)確(que)保在這種照(zhao)明(ming)(ming)條件下生成的(de)(de)(de)圖像(xiang)可(ke)(ke)(ke)以(yi)突出(chu)顯(xian)示用(yong)(yong)戶所需(xu)的(de)(de)(de)目標信息特征。光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)通(tong)常(chang)分為可(ke)(ke)(ke)見(jian)(jian)(jian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)和不(bu)(bu)(bu)可(ke)(ke)(ke)見(jian)(jian)(jian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)。工業上通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)可(ke)(ke)(ke)見(jian)(jian)(jian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)是(shi)LED、鹵素燈(deng)(deng)、熒光(guang)(guang)(guang)燈(deng)(deng)等(deng)。不(bu)(bu)(bu)可(ke)(ke)(ke)見(jian)(jian)(jian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)主要(yao)是(shi)近紅外(wai)光(guang)(guang)(guang)、紫外(wai)光(guang)(guang)(guang)、X射線等(deng)。LED光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)是(shi)一種廣泛應用(yong)(yong)于教學(xue)的(de)(de)(de)機器(qi)視(shi)覺(jue)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)，具有(you)高效(xiao)率(lv)、長壽命(ming)、防(fang)潮、抗震、節能環保的(de)(de)(de)特點(dian)。這是(shi)工程(cheng)(cheng)師在設計(ji)照(zhao)明(ming)(ming)系統(tong)時的(de)(de)(de)選擇(ze)。不(bu)(bu)(bu)可(ke)(ke)(ke)見(jian)(jian)(jian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)(yuan)(yuan)主要(yao)用(yong)(yong)于滿(man)足某些特定需(xu)求，例如管(guan)道焊(han)接過程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)檢(jian)測，因(yin)為不(bu)(bu)(bu)可(ke)(ke)(ke)見(jian)(jian)(jian)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)穿透只能到達檢(jian)測點(dian)。

2、鏡頭

鏡(jing)頭(tou)是機器視覺系統(tong)中的(de)重(zhong)要(yao)組件，其作(zuo)用是光學成像(xiang)。鏡(jing)頭(tou)的(de)主要(yao)參數(shu)是焦距(ju)、景(jing)(jing)深、分辨(bian)率、工作(zuo)距(ju)離(li)(li)和視場。景(jing)(jing)深是指鏡(jing)頭(tou)可(ke)以獲取圖像(xiang)時，被攝(she)(she)物(wu)(wu)體與焦點前后之間的(de)距(ju)離(li)(li)范(fan)圍(wei)。視場表(biao)示攝(she)(she)像(xiang)機可(ke)以觀(guan)察(cha)到的(de)范(fan)圍(wei)，通常以角度表(biao)示。一般來(lai)說，視野越大，觀(guan)察(cha)范(fan)圍(wei)越大。工作(zuo)距(ju)離(li)(li)是指鏡(jing)頭(tou)與被攝(she)(she)物(wu)(wu)體之間的(de)距(ju)離(li)(li)。工作(zuo)距(ju)離(li)(li)越長(chang)，成本越高。在設(she)計機器視覺系統(tong)時，請(qing)選(xuan)擇參數(shu)符合用戶需求的(de)鏡(jing)頭(tou)。

3、工業相機

在機(ji)(ji)(ji)器(qi)視覺系(xi)(xi)統中，工業相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)必不(bu)可(ke)少。它們就像(xiang)人(ren)的(de)(de)(de)眼睛，用于捕獲圖(tu)像(xiang)。工業相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)根據感光器(qi)的(de)(de)(de)不(bu)同可(ke)分為(wei)(wei)：CCD相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)和(he)CMOS相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)。CCD照(zhao)相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)成本(ben)(ben)較高，在機(ji)(ji)(ji)器(qi)視覺系(xi)(xi)統中，工業相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)必不(bu)可(ke)少。它們就像(xiang)人(ren)的(de)(de)(de)眼睛，用于捕獲圖(tu)像(xiang)。工業相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)根據感光器(qi)的(de)(de)(de)不(bu)同可(ke)分為(wei)(wei)：CCD相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)和(he)CMOS相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)。CCD照(zhao)相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)成本(ben)(ben)較高，但(dan)成像(xiang)質量，成像(xiang)透明度(du)和(he)色彩(cai)豐富(fu)度(du)比CMOS照(zhao)相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)要(yao)好得(de)多(duo)。CCD攝(she)像(xiang)機(ji)(ji)(ji)根據其使用的(de)(de)(de)CCD感光元件可(ke)以分為(wei)(wei)線(xian)(xian)陣式(shi)(shi)和(he)面陣式(shi)(shi)兩(liang)種。線(xian)(xian)陣式(shi)(shi)CCD相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)采(cai)用“線(xian)(xian)”的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)(shi)，并且圖(tu)像(xiang)信息只能以行為(wei)(wei)為(wei)(wei)單位進行處理，分辨率高、速度(du)快(kuai)。它主要(yao)用于工業，醫療，科研等領域相(xiang)(xiang)配套的(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)器(qi)視覺系(xi)(xi)統上。面陣式(shi)(shi)相(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)可(ke)以一次(ci)獲取(qu)整個(ge)圖(tu)像(xiang)的(de)(de)(de)信息，價格相(xiang)(xiang)對便宜。

4、圖像采集單元

圖像采集(ji)單元中的重要因素是(shi)圖像采集(ji)卡，它是(shi)圖像采集(ji)單元和(he)圖像處(chu)理單元之間的接口。它用于數字化獲取的圖像，并將(jiang)其輸入并存儲在計(ji)算機中。

5、圖像處理單元

包含大量圖(tu)像(xiang)處理算(suan)法。采集圖(tu)像(xiang)后，使用這些算(suan)法處理數(shu)字圖(tu)像(xiang)，進行分析和計算(suan)，然后輸出結果。

6、執行器和人機界面

完成圖像采集和處理工作(zuo)(zuo)后，需要輸出(chu)圖像處理結(jie)果(guo)，并(bing)進(jin)行與結(jie)果(guo)相(xiang)匹(pi)配的(de)操(cao)作(zuo)(zuo)，例(li)如(ru)剔除不良品，報(bao)警等，并(bing)通過(guo)人(ren)機界面顯示(shi)生產信息。

三、機器視覺的工作原理是什么

機器(qi)視(shi)覺(jue)的原理很簡單：

機器視覺檢測系統采(cai)用(yong)CCD照(zhao)相(xiang)(xiang)機將被(bei)檢測的(de)(de)目(mu)標轉(zhuan)換成圖像(xiang)信(xin)號，傳送(song)給專用(yong)的(de)(de)圖像(xiang)處理(li)系統，根(gen)據像(xiang)素(su)分布和亮度、顏(yan)色(se)等信(xin)息(xi)，轉(zhuan)變成數字化信(xin)號，圖像(xiang)處理(li)系統對這些(xie)信(xin)號進行各種運算來抽取目(mu)標的(de)(de)特征，如面積、數量(liang)、位置、長度，再根(gen)據預(yu)設的(de)(de)允許度和其他條件輸出結(jie)果，包括尺寸、角度、個數、合(he)格/不合(he)格、有/無等，實現自動識別功能，并根(gen)據判(pan)別結(jie)果指導(dao)設備執(zhi)行相(xiang)(xiang)應(ying)的(de)(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。

同時在(zai)大(da)(da)批量(liang)工業生(sheng)產過程中，用人工視覺(jue)檢查產品質(zhi)量(liang)效率(lv)低且精度不高(gao)，用機器視覺(jue)檢測方法可以大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)生(sheng)產效率(lv)和生(sheng)產的自動化(hua)程度。

而且機器(qi)視覺易于實(shi)現信息集(ji)成(cheng)，是(shi)實(shi)現計算機集(ji)成(cheng)制造的(de)基礎技術。