隨著工業4.0時(shi)代(dai)的(de)到(dao)來(lai)，機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)在(zai)智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)業(ye)領(ling)域(yu)的(de)作(zuo)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)，為(wei)了(le)能(neng)讓(rang)更(geng)多(duo)用(yong)戶(hu)獲(huo)取(qu)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)的(de)相(xiang)關(guan)基(ji)礎(chu)知(zhi)識(shi)
，包(bao)括(kuo)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)技(ji)術(shu)是(shi)如(ru)何(he)工(gong)作(zuo)的(de)、它為什麼是實現流程自動化和質量改進的正確選擇等。小編為你準備了這篇機器視覺入門學習資料。

      jiqishijiaoshiyimenxuekejishu
，guangfanyingyongyushengchanzhizaojiancedenggongyelingyu，yonglaibaozhengchanpinzhiliang，kongzhishengchanliucheng，ganzhihuanjingdeng。jiqishijiaoxitongshijiangbeishequmubiaozhuanhuanchengtuxiangxinhao
，chuansonggeizhuanyongdetuxiangchulixitong，genjuxiangsufenbuheliangdu、顏色等信息，轉變成數字化信號；圖像係統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征
，進而根據判別的結果來控製現場的設備動作。

機器視覺優勢：機器視覺係統具有高效率、高(gao)度(du)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)特(te)點(dian)
，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)很(hen)高(gao)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)精(jing)度(du)與(yu)速(su)度(du)。機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)與(yu)被(bei)檢(jian)測(ce)對(dui)象(xiang)無(wu)接(jie)觸(chu)，安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)。人(ren)工(gong)檢(jian)測(ce)與(yu)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)的(de)主(zhu)要(yao)區(qu)別(bie)有(you)：

為了更好地理解機器視覺，下麵，我們來介紹在具體應用中的幾種案例。

啤酒廠采用的填充液位檢測係統為例來進行說明：

   dangmeigepijiupingyidongjingguojiancechuanganqishi

，jiancechuanganqijianghuichufashijiaoxitongfachupinshanguang，paixiapijiupingdezhaopian。caijidaopijiupingdetuxiangbingjiangtuxiangbaocundaoneicunhou，shijiaoruanjianjianghuichulihuofenxigaituxiang
，binggenjupijiupingdeshijitianchongyeweifachutongguo-未(wei)通(tong)過(guo)響(xiang)應(ying)。如(ru)果(guo)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)檢(jian)測(ce)到(dao)一(yi)個(ge)啤(pi)酒(jiu)瓶(ping)未(wei)填(tian)充(chong)到(dao)位(wei)，即(ji)未(wei)通(tong)過(guo)檢(jian)測(ce)
，視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)將(jiang)會(hui)向(xiang)轉(zhuan)向(xiang)器(qi)發(fa)出(chu)信(xin)號(hao)

，將(jiang)該(gai)啤(pi)酒(jiu)瓶(ping)從(cong)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)剔(ti)除(chu)。操(cao)作(zuo)員(yuan)可(ke)以(yi)在(zai)顯(xian)示(shi)屏(ping)上(shang)查(zha)看(kan)被(bei)剔(ti)除(chu)的(de)啤(pi)酒(jiu)瓶(ping)和(he)持(chi)續(xu)的(de)流(liu)程(cheng)統(tong)計(ji)數(shu)據(ju)。

機器人視覺引導玩偶定位應用：

       現場有兩個振動盤，振動盤1作用是把玩偶振動到振動盤2中，振動盤2作用是把玩偶從反麵振動為正麵。該應用采用了深圳視覺龍公司VD200視(shi)覺(jiao)定(ding)位(wei)係(xi)統(tong)，該(gai)係(xi)統(tong)通(tong)過(guo)判(pan)斷(duan)玩(wan)偶(ou)正(zheng)反(fan)麵(mian)，把(ba)玩(wan)偶(ou)處(chu)於(yu)正(zheng)麵(mian)的(de)坐(zuo)標(biao)值(zhi)通(tong)過(guo)串(chuan)口(kou)發(fa)送(song)給(gei)機(ji)器(qi)人(ren)，機(ji)器(qi)人(ren)收(shou)到(dao)坐(zuo)標(biao)後(hou)運(yun)動(dong)抓(zhua)取(qu)產(chan)品(pin)，當(dang)振(zhen)動(dong)盤(pan)中(zhong)有(you)很(hen)多(duo)玩(wan)偶(ou)處(chu)於(yu)反(fan)麵(mian)時(shi)
，VD200視覺定位係統需判斷反麵玩偶數量
，當反麵玩偶數量過多時
，VD200視覺係統發送指令給振動盤2把反麵玩偶振成正麵。

       該定位係統通過玩偶表麵的小孔來判斷玩偶是否處於正麵
，計算出玩偶中心點坐標，發送給機器人。通過VD200視覺定位係統實現自動上料
，大大減少人工成本，大幅提高生產效率。

視覺檢測在電子元件的應用：

      此ci產chan品pin為wei電dian子zi產chan品pin的de按an鈕niu部bu件jian

，產chan品pin來lai料liao為wei料liao帶dai模mo式shi，料liao帶dai上shang麵mian為wei雙shuang排pai產chan品pin。通tong過guo對dui每mei個ge元yuan器qi件jian定ding位wei後hou，使shi用yong斑ban點dian工gong具ju檢jian測ce產chan品pin固gu定ding區qu域yu的de灰hui度du值zhi

，來lai判pan斷duan此ci區qu域yu有you無wu缺que膠jiao情qing況kuang。

      該應用采用了深圳視覺龍公司的DragonVision視覺係統方案

，使用兩個相機及光源配合機械設備，達到每次檢測雙麵8個產品，每分鍾檢測大約1500個。當出現產品不良時，立刻報警停機，保證了產品的合格率和設備的正常運行，提高生產效率。

機器視覺的應用領域:

•識別

標準一維碼、二維碼的解碼

光學字符識別（OCR）和確認（OCV）

•檢測

色彩和瑕疵檢測

零件或部件的有無檢測

目標位置和方向檢測•測量

尺寸和容量檢測

預設標記的測量，如孔位到孔位的距離

•機械手引導

輸出空間坐標引導機械手精確定位

機器視覺係統的分類

•智能相機

•基於嵌入式

•基於PC

機器視覺係統的組成

•圖像獲取：光源、鏡頭、相機
、采集卡、機械平台

•圖像處理與分析：工控主機、圖像處理分析軟件、圖形交互界麵。

•判決執行：電傳單元
、機械單元

光源---光路原理

照相機並不能看見物體
，而是看見從物體表麵反射過來的光。

鏡麵反射：平滑表麵以對頂角反射光線

漫射反射：粗糙表麵會從各個方向漫射光線

發散反射：多數表麵既有紋理，又有平滑表麵，會對光線進行發散反射

•光源---作用和要求

在機器視覺中的作用

照亮目標，提高亮度

形成有利於圖像處理的效果

克服環境光照影響，保證圖像穩定性

用作測量的工具或參照

良好的光場設計要求

對比度明顯，目標與背景的邊界清晰

背景盡量淡化而且均勻，不幹擾圖像處理

與顏色有關的還需要顏色真實
，亮度適中，不過曝或欠曝
；

•光源---光場構造

明場： 光線反射進入照相機

暗場：光線反射離開照相機

•光源---構造光源

使用不同照明技術對被測目標會產生不同的影響，以滾珠軸承為例：

•相機

種類：線&麵、隔/逐
、黑/彩、數/模、低/高、CCD/CMOS

指標：象元尺寸
、分辨率
、靶麵大小、感應曲線、動態範圍
、靈敏度、速度噪聲、填充因子、體積、質量、工作環境等

工作模式：Free run
、Trigger（多種）、長時間曝光等

傳輸方式：GIGE
，Cameralinker,模擬

•相機--按照圖像傳感器區分

CCD相機：使用CCD感光芯片為圖像傳感器的相機,集光電轉換及電荷存貯、電荷轉移、信號讀取於一體，是典型的固體成像器件。  

CMOS相機：使用CMOS感光芯片為圖像傳感器的相機 ,將光敏元陣列
、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換電路、圖像信號處理器及控製器集成在一塊芯片上
，還具有局部像素的編程隨機訪問的優點。

•相機--按照輸出圖像顏色區分：

單色相機：輸出圖像為單色圖像的相機。

彩色相機：輸出圖像為彩色圖像的相機。

•相機--按輸出信號區分

模擬信號相機：從傳感器中傳出的信號，被轉換成模擬電壓信號

，即普通視頻信號後再傳

到圖像采集卡中。

數字信號相機：信號自傳感器中的像素輸出後，在相機內部直接數字化並輸出。數字相機

又包含1394相機、USB相機、Gige相機
、CameraLink相機等  

•相機--按照傳感器類型區分

麵掃描相機：傳感器上像素呈麵狀分布的相機

，其所成圖像為二維“麵”圖像。

線掃描相機：傳感器上呈線狀（一行或三行）分布的相機，其所成圖像為一維“線”圖像。

•相機--CMOS VS CCD

•相機--傳感器的尺寸

        圖像傳感器感光區域的麵積大小。這個尺寸直接決定了整個係統的物理放大率。如：1/3“

、1/2”等。絕大多數模擬相機的傳感器的長寬比例是4：3 (H：V)，數字相機的長寬比例則包括多種：1：1，4：3，3：2 等。

•相機--像素

        是成像於相機芯片的圖像的最小組成單位。以200萬像素的相機為例，滿屏有1600*1200個像素,成像於1/1.8英寸大小的CCD芯片。

•相機--分辨率

      由相機所采用的芯片分辨率決定
，是芯片靶麵排列的像元數量。通常麵陣相機的分辨率用水平和垂直分辨率兩個數字表示，如：1920（H）x 1080(V)，前麵的數字表示每行的像元數量，即共有1920個像元，後麵的數字表示像元的行數
，即1080行。

•相機--幀率和行頻

      由相機的幀率/行頻表示相機采集圖像的頻率，通常麵陣相機用幀率表示，單位fps（Frame Per second），如30fps,表示相機在1秒鍾內最多能采集30幀圖像；線性相機通常用行頻表示
，單位KHz,如12KHz表示相機在1秒鍾內最多能采集12000行圖像數據。

•相機--快門速度（Shutter Speed）

      CCD/CMOS相機多數采用電子快門
，通過電信號脈衝的寬度來控製傳感器的光積分（曝光）時間。對於一般性能的的相機快門速度可以達到1/10000-1/100000秒。  

       卷簾快門（Rolling Shutter）：多數CMOS圖像傳感器上使用的快門
，其特征是逐行曝光，每一行的曝光時間不一致。

        全局快門（Global Shutter）：CCD傳感器和極少數CMOS傳感器采用的快門，傳感器上所有像素同時刻曝光。

•相機--智能相機

        智能工業相機是一種高度集成化的微小型機器視覺係統。它將圖像的采集、處理與通信功能集成於單一相機內，從而提供了具有多功能、模塊化、高可靠性
、易於實現的機器視覺解決方案。智能工業相機一般由圖像采集單元、圖像處理單元、圖像處理軟件
、網絡通信裝置等構成。由於應用了最新的 DSP
、FPGA及大容量存儲技術，其智能化程度不斷提高，可滿足多種機器視覺的應用需求。

•鏡頭---主要參數

       工業的鏡頭大都是多組鏡片組合在一起的。計算時會忽略厚度對透鏡的影響將其等效成沒有厚度的播透鏡模型
，即理想凸透鏡。

參數：焦距/視場/物距/像距/光圈/景深/分辨力/放大倍數/畸變/接口

分辨率：對色彩和紋理的分辨能力。

畸變：鏡頭中心區域和四周區域的放大倍數不相同。

     畸變的校正一般用黑白分明的方格圖像來進行，過程並不複雜。一般如果畸變小於2%，人眼觀察不到
；若畸變小於CCD的一個像素
，攝像機也看不見。

•鏡頭---分類

CCTV鏡頭

專業攝影鏡頭

遠心鏡頭

•鏡頭---遠心鏡頭

        在測量係統中，物距常發生變化，從而使像高發生變化，所以測得的物體尺寸也發生變化
，即產生了測量誤差；即使物距是固定的，也會因為CCD敏(min)感(gan)表(biao)麵(mian)不(bu)易(yi)精(jing)確(que)調(tiao)整(zheng)在(zai)像(xiang)平(ping)麵(mian)上(shang)，同(tong)樣(yang)也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)。采(cai)用(yong)遠(yuan)心(xin)物(wu)鏡(jing)中(zhong)的(de)像(xiang)方(fang)遠(yuan)心(xin)物(wu)鏡(jing)可(ke)以(yi)消(xiao)除(chu)物(wu)距(ju)變(bian)化(hua)帶(dai)來(lai)的(de)測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)
，而(er)物(wu)方(fang)遠(yuan)心(xin)物(wu)鏡(jing)則(ze)可(ke)以(yi)消(xiao)除(chu)CCD位置不準帶來的測量誤差。