機器視覺(jué)系統(機器視覺(jué)系統的簡(jiǎn)介)
1.機器視覺(jué)系統的簡(jiǎn)介
視覺(jué)系統就是用機器代替人眼來(lái)做測量和判斷。視覺(jué)系統是指通過(guò)機器視覺(jué)產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分 CMOS 和CCD 兩種）將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號；圖像系統對這些信號進(jìn)行各種運算來(lái)抽取目標的特征，進(jìn)而根據判別的結果來(lái)控制現場(chǎng)的設備動(dòng)作。是用于生產(chǎn)、裝配或包裝的有價(jià)值的機制。它在檢測缺陷和防止缺陷產(chǎn)品被配送到消費者的功能方面具有不可估量的價(jià)值。
機器視覺(jué)系統的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿(mǎn)足要求的場(chǎng)合，常用機器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué)；同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，用人工視覺(jué)檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機器視覺(jué)檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機器視覺(jué)易于實(shí)現信息集成，是實(shí)現計算機集成制造的基礎技術(shù)。可以在最快的生產(chǎn)線(xiàn)上對產(chǎn)品進(jìn)行測量、引導、檢測、和識別，并能保質(zhì)保量的完成生產(chǎn)任務(wù)。
2.機器視覺(jué)系統的組成及各部分功能
機器視覺(jué)系統一般是由：機器視覺(jué)光源，光學(xué)鏡頭，工業(yè)相機，傳感器，圖像分析處理軟件，通訊接口等組成的。
1、光源：在目前的機器視覺(jué)應用系統中，好的光源與照明方案往往是整個(gè)系統成敗的關(guān)鍵，光源與照明方案的配合應盡可能地突出物體特征量，在物體需要檢測的部分與那些不重要部份之間應盡可能地產(chǎn)生明顯的區別。其中 LED 光源憑借其諸多的優(yōu)點(diǎn)在現代機器視覺(jué)系統中得到越來(lái)越多的應用
2、光學(xué)鏡頭：光學(xué)鏡頭相當于人眼的晶狀體，在機器視覺(jué)系統中非常重要。鏡頭的主要性能指標有焦距、光闌系數、倍率、接口等。
3、相機：相機是機器視覺(jué)系統獲取原始信息的最主要部分，目前主要使用的CMOS相機和CCD相機。目前 CCD 攝像機以其小巧、可靠、清晰度高等特點(diǎn)在商用與工業(yè)領(lǐng)域都得到了廣泛地使用。
4、圖像采集卡：在基于 PC 機的機器視覺(jué)系統中，圖像采集卡是控制攝像機拍照，完成圖像采集與數字化，協(xié)調整個(gè)系統的重要設備。
5、視覺(jué)傳感器：基于 PC 機的機器視覺(jué)系統結構沒(méi)有模塊化，安裝不方便，可移植性差，特別是與工業(yè)廣泛使用的PLC 接口比較麻煩。從軟件和硬件開(kāi)發(fā)兩個(gè)方面來(lái)考慮，都需要一種更適合工業(yè)需求的機器視覺(jué)組件。目前國外已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種叫做視覺(jué)傳感器的模塊化部件。這種視覺(jué)傳感器集成了光源、攝像頭、圖像處理器、標準的控制與通訊接口，自成為一個(gè)智能圖像采集與處理單元，內部程序存儲器可存儲圖像處理算法，并能使用 PC 機，利用專(zhuān)用組態(tài)軟件編制各種算法下載到視覺(jué)傳感器的程序存儲器中。視覺(jué)傳感器將 PC 的靈活性，PLC 的可靠性、分布式網(wǎng)絡(luò )技術(shù)結合在一起。用這樣的視覺(jué)傳感器和PLC 可以更容易地構成機器視覺(jué)系統。
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3.機器視覺(jué)系統的介紹
機器視覺(jué)系統就是利用機器代替人眼來(lái)作各種測量和判斷。它是計算機學(xué)科的一個(gè)重要分支，它綜合了光學(xué)、機械、電子、計算機軟硬件等方面的技術(shù)，涉及到計算機、圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、光機電一體化等多個(gè)領(lǐng)域。圖像處理和模式識別等技術(shù)的快速發(fā)展，也大大地推動(dòng)了機器視覺(jué)的發(fā)展。
4.什么是機器視覺(jué)系統
機器視覺(jué)系統一般包括光源、鏡頭、CCD照相機、圖像處理單元（或圖像采集卡）、圖像處理軟件、監視器、通訊/輸入輸出單元等。
光源：與視覺(jué)傳感器的照明因素一樣，它是影響機器視覺(jué)系統輸入的重要因素，它直接影響輸入數據的質(zhì)量和應用效果。針對每個(gè)特定的應用實(shí)例，要選擇相應的照明裝置，以達到最佳效果。其光源可分為可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光。常用的幾種可見(jiàn)光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。另一方面，環(huán)境光有可能影響圖像的質(zhì)量，所以可采用基于PC的方案主要針對電子生產(chǎn)測試設備，其優(yōu)點(diǎn)是高性能、高靈活度和高性?xún)r(jià)比，十分適合于高難度、高分辨率和高速的機器視覺(jué)應用。 所以可采用加防護屏的方法來(lái)減少環(huán)境光的影響。照明系統按其照射方法可分為：背向照明、前向照明、結構光和頻閃光照明等。其中，背向照明是被測物放在光源和攝像機之間，它的優(yōu)點(diǎn)是能獲得高對比度的圖像。前向照明是光源和攝像機位于被測物的同側，這種方式便于安裝。結構光照明是將光柵或線(xiàn)光源等投射到被測物上，根據它們產(chǎn)生的畸變，解調出被測物的三維信息。頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上，攝像機拍攝要求與光源同步.
鏡頭：鏡頭選擇應注意焦距，目標高度，影像高度，放大倍數，影像至目標的距離，中心點(diǎn) / 節點(diǎn)與畸變.
相機：按照不同標準可分為標準分辨率數字相機和模擬相機等。要根據不同的實(shí)際應用場(chǎng)合選不同的相機和高分辨率相機：線(xiàn)掃描CCD和面陣CCD；單色相機和彩色相機。
圖象采集卡：圖像采集卡只是完整的機器視覺(jué)系統的一個(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算機存儲器進(jìn)行處理。有些采集卡有內置的多路開(kāi)關(guān)。例如，可以連接8個(gè)不同的攝像機，然后告訴采集卡采用那一個(gè)相機抓拍到的信息。有些采集卡有內置的數字輸入以觸發(fā)采集卡進(jìn)行捕捉，當采集卡抓拍圖像時(shí)數字輸出口就觸發(fā)閘門(mén)。
視覺(jué)處理器：視覺(jué)處理器集采集卡與處理器于一體。以往計算機速度較慢時(shí)，采用視覺(jué)處理器加快視覺(jué)處理任務(wù)。現在由于采集卡可以快速傳輸圖象到存儲器，而且計算機也快多了，所以現在視覺(jué)處理器用的較少了。
工作過(guò)程：視覺(jué)系統的輸出并非圖像視頻信號，而是經(jīng)過(guò)運算處理之后的檢測結果（如尺寸數據）。通常，機器視覺(jué)測試就是用機器代替肉眼來(lái)做測量和判斷.首先采用CCD照相機將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號。圖像系統對這些信號進(jìn)行各種運算來(lái)抽取目標的特征，如：面積、長(cháng)度、數量、位置等。最后，根據預設的容許度和其他條件輸出結果，如：尺寸、角度、偏移量、個(gè)數、合格/不合格、有/無(wú)等。
5.如何學(xué)習機器視覺(jué)
這個(gè)感覺(jué)是從論壇上大家所問(wèn)的問(wèn)題得出來(lái)的。因為。在論壇中看到不少朋友所問(wèn)的問(wèn)題，是相當可笑的。說(shuō)可笑并非指所提問(wèn)題過(guò)于簡(jiǎn)單幼稚，而是所問(wèn)的問(wèn)題一看就是從書(shū)本上抄來(lái)的，而不是在實(shí)際情況下所遇到的。換句話(huà)說(shuō)，論壇中的朋友大多只是在紙上談兵，極少有人真正自已動(dòng)手開(kāi)發(fā)視覺(jué)系統。這樣說(shuō)是因為自己搞開(kāi)發(fā)的人絕對問(wèn)不出某些奇怪問(wèn)題來(lái)的。往深了說(shuō)一點(diǎn)，好象國內的朋友們只喜歡啃書(shū)本，并不愿意（也可能是懶得）動(dòng)手。
一句話(huà)，國外機器視覺(jué)發(fā)展到今天，已經(jīng)可以清清楚楚分為三個(gè)部分： 1，底層開(kāi)發(fā)部分。 2，二次開(kāi)發(fā)部分。
3，最終使用部分。于是在國外，從事這一行業(yè)的人現在也就可以簡(jiǎn)單而清楚地分成三種人： 1，底層開(kāi)發(fā)的人（從事底層開(kāi)發(fā)工作的人）。
2，二次開(kāi)發(fā)的人（從事二次開(kāi)工作的人）。
3，使用及操作機器視覺(jué)系統的人（從事最終使用工作的人）。
第一類(lèi)人。就是我們常說(shuō)的，開(kāi)發(fā)通用視覺(jué)系統（如：DVT，西門(mén)子，歐姆龍，EVISION,COGNEX等等）的開(kāi)發(fā)人員，也就是DVT,COGNEX這些公司開(kāi)發(fā)部的技術(shù)職工。
第二類(lèi)。就是大家所說(shuō)的OEM用戶(hù)。是專(zhuān)門(mén)用第一類(lèi)人所開(kāi)發(fā)出的系統，給第三類(lèi)人搞二次開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)各種專(zhuān)為第三類(lèi)人所用的系統。
第三類(lèi)人，就是用戶(hù)（end
user）。這類(lèi)人是真正將機器視覺(jué)系統應用到各個(gè)領(lǐng)域中的人，他們不僅在各自的行業(yè)中使用種種已經(jīng)開(kāi)發(fā)成型的機器視覺(jué)系統。而且負責對各類(lèi)系統進(jìn)行測試及評估。
舉個(gè)實(shí)際例子，這里有不少朋友問(wèn)過(guò)這類(lèi)問(wèn)題：如何檢測某一工件；檢測光盤(pán)表面的系統該如何配置CCD相機、鏡頭及燈源等。問(wèn)這些問(wèn)題的朋友應該算是第三類(lèi)人。他們公司要他們尋找一個(gè)系統可以用來(lái)檢測本公司的產(chǎn)品。但由于第一類(lèi)人所開(kāi)發(fā)的，只是通用的系統以及視覺(jué)系統開(kāi)發(fā)工具的軟件包。并沒(méi)有哪家公司專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)一套系統來(lái)檢測光盤(pán)或是某種特定的工件。所以，這些朋友就應該來(lái)找我，因為我是第二類(lèi)人。
我的工作就是，專(zhuān)門(mén)用DVT,EVISION,COGNEX等的視覺(jué)卡，以及視覺(jué)系統開(kāi)發(fā)工具軟件包為他們專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)一套他們所需要的光盤(pán)檢測系統或是工件檢測系統。
繞了老大一圈，其實(shí)要說(shuō)的問(wèn)題就是一個(gè)----我所發(fā)現的問(wèn)題：這里80%以上朋友把自己的身分混淆了，越俎代庖。
不客氣的說(shuō)，目前國內搞這行的朋友似乎都有些好高騖遠。不少從事第二部分工作朋友（搞二次開(kāi)發(fā)的第二類(lèi)人）對于機器視覺(jué)有關(guān)知識的了解，尚不如國外第三類(lèi)人的知識水平（我是從大家所問(wèn)的問(wèn)題感覺(jué)到的）。而國內第三類(lèi)朋友知識水平就更可想而知。
可是奇怪的是，每個(gè)人所問(wèn)的卻都是第二類(lèi)人要問(wèn)的，有些甚至是一類(lèi)人才會(huì )問(wèn)的問(wèn)題。好象，機器視覺(jué)是個(gè)十分簡(jiǎn)單的技術(shù)，憑大家隨便問(wèn)幾個(gè)“關(guān)鍵性”的問(wèn)題，再由所謂的“專(zhuān)家”三言?xún)烧Z(yǔ)的回答一下。大家就一夜之間都可以自己搞底層開(kāi)發(fā)，成第一類(lèi)人了。
要成為第一類(lèi)人，又分硬件及軟件兩種。要對自己所負責的這個(gè)模塊非常了解，搞軟件要知道算法及運行速度；搞硬件要明白公司所選用芯片的特點(diǎn)等等。同時(shí)還要清楚對手公司的優(yōu)缺點(diǎn)以及機器視覺(jué)這一行的種種動(dòng)態(tài)和最新技術(shù)。
總結一下。這三種人相比，第一類(lèi)人一定要專(zhuān)業(yè)，對機器視覺(jué)的某一領(lǐng)域非常非常了解；第二類(lèi)人雖比不上第一類(lèi)人那么專(zhuān)業(yè)，但更加全面；第三類(lèi)人更熟悉各個(gè)應用系統開(kāi)發(fā)公司（第二類(lèi)人）的優(yōu)缺點(diǎn)。
現在大家可以看得出，機器視覺(jué)發(fā)展到今天，其分工已經(jīng)越來(lái)越細，每個(gè)部分的工作其實(shí)是很難相互取代的。大家不要以為第三類(lèi)人就比第一類(lèi)人低一等，這是一個(gè)錯誤的等級概念。我本人過(guò)去曾屬于第一類(lèi)人，現在作的是第二類(lèi)工作。而我的幾個(gè)“師弟師妹”（當初曾一起作第一類(lèi)人時(shí)的同事）現在就在干第三類(lèi)工作。大家別小看第三類(lèi)工作，以為這是小兒科，你能真作好這一行也不是很容易。畢竟這也是一門(mén)行當也是一個(gè)飯碗！另外，以我個(gè)人來(lái)看：以國內現在機器視覺(jué)的水平，對于那些想作第一類(lèi)人的朋友我在這里勸一句：還是算了吧。
國內的機器視覺(jué)水平打根子上就差，您還打算搞底層？算法本身都是抄人家的，就只能和對手拼程序的寫(xiě)法了。不過(guò)我覺(jué)得那更沒(méi)戲。
這樣說(shuō)我絕沒(méi)有看不起初學(xué)者的意思。我說(shuō)過(guò)：所問(wèn)的問(wèn)題再簡(jiǎn)單，我都不會(huì )笑話(huà)你。對于每樣事物我們都是從無(wú)知開(kāi)始的。但是，對于那些極不實(shí)際的好高騖遠的問(wèn)題，我還是要說(shuō)，希望大家踏實(shí)下來(lái)，戒浮躁，從最基本地學(xué)起----先確定自己的身份。
6.機器視覺(jué)系統的工作原理是什么
說(shuō)白了就是用機器替代人眼完成檢測，具體實(shí)現的過(guò)程是用工業(yè)相機采集被檢測器件的圖像，而這個(gè)采集的過(guò)程可以說(shuō)是機器視覺(jué)最為重要的一個(gè)環(huán)節了，因為要將被采集器件需要檢測的特征全部都體現出來(lái)，所以如何采集圖像需要不斷地根據器件的特征調整光源以及相機的參數，確保能夠采集到準確的圖像需要不斷地進(jìn)行調整，
1.當然這個(gè)時(shí)候是模擬量，然后利用專(zhuān)業(yè)的圖像處理軟件將模擬信號轉化為數字信號，
2.再對其進(jìn)行運算，抽取目標的待檢測特征，比如說(shuō)顏色、器件表面是否有劃痕、規格大小是否合格、表面涂料是否均勻等等等，
3.輸出結果，反饋到機械端對于器件進(jìn)行分檢，將不合格器件挑選出來(lái)。
7.機器視覺(jué)系統有哪些組成部分
機器視覺(jué)主要由5部分組成：照明、鏡頭、相機、圖像采集卡、視覺(jué)處理器。
照明：照明是影響機器視覺(jué)系統輸入的重要因素，它直接影響輸入數據的質(zhì)量和應用效果。由于沒(méi)有通用的機器視覺(jué)光源照明設備，所以針對每個(gè)特定的應用實(shí)例，要選擇相應的照明裝置，以達到最佳效果。光源可分為可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光。常用的幾種可見(jiàn)光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。可見(jiàn)光的缺點(diǎn)是光能不能保持穩定。
鏡頭：
鏡頭選擇應注意：焦距；目標高度 ；影像高度 ；放大倍數 ；影像至目標的距離 ；中心點(diǎn) / 節點(diǎn) ；畸變。
相機：按照不同標準可分為：標準分辨率數字相機和模擬相機等。要根據不同的實(shí)際應用場(chǎng)合選不同的相機和高分辨率相機：線(xiàn)掃描CCD和面陣CCD；單色相機和彩色相機。
圖像采集卡：圖像采集卡只是完整的機器視覺(jué)系統的一個(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、數字等等。
視覺(jué)處理器：視覺(jué)處理器集采集卡與處理器于一體。以往計算機速度較慢時(shí)，采用視覺(jué)處理器加快視覺(jué)處理任務(wù)。
