一、什么是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)

視覺(jué)是人類觀察和認(rèn)知世界的重要手段，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人類逐漸把這種技能賦予計(jì)算機(jī)、機(jī)器人或者其他智能機(jī)器，這就是我們今天所要提到的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是一種模仿人類視覺(jué)系統(tǒng)工作原理的系統(tǒng)，通過(guò)攝像頭、圖像處理算法和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像或視頻的識(shí)別、分析和理解。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在工業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、交通等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

二、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)由哪幾部分組成

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在信息化時(shí)代正扮演著越來(lái)越重要的角色，一般完整的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)由以下六個(gè)部分組成：

1、照明（光源）

照明是影響機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)輸入的重要因素。光源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常重要，它與輸入數(shù)據(jù)直接相關(guān)，即圖像的質(zhì)量和應(yīng)用效果。工程師需要首先確定有效的照明條件，并根據(jù)用戶需求和產(chǎn)品特性選擇相應(yīng)的照明設(shè)備，以確保在這種照明條件下生成的圖像可以突出顯示用戶所需的目標(biāo)信息特征。光源通常分為可見(jiàn)光源和不可見(jiàn)光源。工業(yè)上通常使用的可見(jiàn)光源是LED、鹵素?zé)?、熒光燈等。不可?jiàn)光源主要是近紅外光、紫外光、X射線等。LED光源是一種廣泛應(yīng)用于教學(xué)的機(jī)器視覺(jué)光源，具有高效率、長(zhǎng)壽命、防潮、抗震、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。這是工程師在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)時(shí)的選擇。不可見(jiàn)光源主要用于滿足某些特定需求，例如管道焊接過(guò)程的檢測(cè)，因?yàn)椴豢梢?jiàn)光的穿透只能到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)。

2、鏡頭

鏡頭是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的重要組件，其作用是光學(xué)成像。鏡頭的主要參數(shù)是焦距、景深、分辨率、工作距離和視場(chǎng)。景深是指鏡頭可以獲取圖像時(shí)，被攝物體與焦點(diǎn)前后之間的距離范圍。視場(chǎng)表示攝像機(jī)可以觀察到的范圍，通常以角度表示。一般來(lái)說(shuō)，視野越大，觀察范圍越大。工作距離是指鏡頭與被攝物體之間的距離。工作距離越長(zhǎng)，成本越高。在設(shè)計(jì)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)，請(qǐng)選擇參數(shù)符合用戶需求的鏡頭。

3、工業(yè)相機(jī)

在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，工業(yè)相機(jī)必不可少。它們就像人的眼睛，用于捕獲圖像。工業(yè)相機(jī)根據(jù)感光器的不同可分為：CCD相機(jī)和CMOS相機(jī)。CCD照相機(jī)的成本較高，在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，工業(yè)相機(jī)必不可少。它們就像人的眼睛，用于捕獲圖像。工業(yè)相機(jī)根據(jù)感光器的不同可分為：CCD相機(jī)和CMOS相機(jī)。CCD照相機(jī)的成本較高，但成像質(zhì)量，成像透明度和色彩豐富度比CMOS照相機(jī)要好得多。CCD攝像機(jī)根據(jù)其使用的CCD感光元件可以分為線陣式和面陣式兩種。線陣式CCD相機(jī)采用“線”的形式，并且圖像信息只能以行為為單位進(jìn)行處理，分辨率高、速度快。它主要用于工業(yè)，醫(yī)療，科研等領(lǐng)域相配套的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)上。面陣式相機(jī)可以一次獲取整個(gè)圖像的信息，價(jià)格相對(duì)便宜。

4、圖像采集單元

圖像采集單元中的重要因素是圖像采集卡，它是圖像采集單元和圖像處理單元之間的接口。它用于數(shù)字化獲取的圖像，并將其輸入并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。

5、圖像處理單元

包含大量圖像處理算法。采集圖像后，使用這些算法處理數(shù)字圖像，進(jìn)行分析和計(jì)算，然后輸出結(jié)果。

6、執(zhí)行器和人機(jī)界面

完成圖像采集和處理工作后，需要輸出圖像處理結(jié)果，并進(jìn)行與結(jié)果相匹配的操作，例如剔除不良品，報(bào)警等，并通過(guò)人機(jī)界面顯示生產(chǎn)信息。

三、機(jī)器視覺(jué)的工作原理是什么

機(jī)器視覺(jué)的原理很簡(jiǎn)單：

機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)采用CCD照相機(jī)將被檢測(cè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)，圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，如面積、數(shù)量、位置、長(zhǎng)度，再根據(jù)預(yù)設(shè)的允許度和其他條件輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個(gè)數(shù)、合格/不合格、有/無(wú)等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別功能，并根據(jù)判別結(jié)果指導(dǎo)設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

四、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)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(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)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(jī)器視覺(jué)檢測(cè)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(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。