機器視覺系統(tǒng)的組成

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1、機器視覺系統(tǒng)的組成機器視覺系統(tǒng)是指用計算機來實現(xiàn)人的視覺功能，也就是用計算機來實現(xiàn)對客觀的三維世界的識別。按現(xiàn)在的理解，人類視覺系統(tǒng)的感受部分是視網膜，它是一個三維采樣系統(tǒng)。三維物體的可見部分投影到網膜上，人們按照投影到視網膜上的二維的像來對該物體進行三維理解。所謂三維理解是指對被觀察對象的形狀、尺寸、離開觀察點的距離、質地和運動特征（方向和速度）等的理解?！　C器視覺系統(tǒng)的輸入裝置可以是攝像機、轉鼓等，它們都把三維的影像作為輸入源，即輸入計算機的就是三維管觀世界的二維投影。如果把三維客觀世界到二維投影像看作是一種正變換的話，則機器視覺系統(tǒng)所要做的是從這種二維投影圖像到三維客觀世界

2、的逆變換，也就是根據(jù)這種二維投影圖像去重建三維的客觀世界?！　C器視覺系統(tǒng)主要由三部分組成：圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示?！　⒔?0%的工業(yè)視覺系統(tǒng)主要用在檢測方面，包括用于提高生產效率、控制生產過程中的產品質量、采集產品數(shù)據(jù)等。產品的分類和選擇也集成于檢測功能中。下面通過一個用于生產線上的單攝像機視覺系統(tǒng)，說明系統(tǒng)的組成及功能?！　∫曈X系統(tǒng)檢測生產線上的產品，決定產品是否符合質量要求，并根據(jù)結果，產生相應的信號輸入上位機。圖像獲取設備包括光源、攝像機等；圖像處理設備包括相應的軟件和硬件系統(tǒng)；輸出設備是與制造過程相連的有關系統(tǒng)，包括過程控制器和報警裝置等。數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?/p>

3、算機，進行分析和產品控制，若發(fā)現(xiàn)不合格品，則報警器告警，并將其排除出生產線。機器視覺的結果是CAQ系統(tǒng)的質量信息來源，也可以和CIMS其它系統(tǒng)集成。圖像的獲取　　圖像的獲取實際上是將被測物體的可視化圖像和內在特征轉換成能被計算機處理的一系列數(shù)據(jù)，它主要由三部分組成：　　＊照明　?。獔D像聚焦形成　?。獔D像確定和形成攝像機輸出信號1、照明　　照明和影響機器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，因為它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質量和至少30%的應用效果。由于沒有通用的機器視覺照明設備，所以針對每個特定的應用實例，要選擇相應的照明裝置，以達到最佳效果?！∵^去，許多工業(yè)用的機器視覺系統(tǒng)用可見光作為光源，這主要是因

4、為可見光容易獲得，價格低，并且便于操作。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。但是，這些光源的一個最大缺點是光能不能保持穩(wěn)定。以日光燈為例，在使用的第一個100小時內，光能將下降15%，隨著使用時間的增加，光能將不斷下降。因此，如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定，是實用化過程中急需要解決的問題。　　另一個方面，環(huán)境光將改變這些光源照射到物體上的總光能，使輸出的圖像數(shù)據(jù)存在噪聲，一般采用加防護屏的方法，減少環(huán)境光的影響?！　∮捎诖嬖谏鲜鰡栴}，在現(xiàn)今的工業(yè)應用中，對于某些要求高的檢測任務，常采用X射線、超聲波等不可見光作為光源。但是不可見光不利于檢測系統(tǒng)的操作，且價格較高，

5、所以，目前在實際應用中，仍多用可見光作為光源?！　≌彰飨到y(tǒng)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光源等投射到被測物上，根據(jù)它們產生的畸變，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，照像機拍攝要求與光源同步。2、圖像聚焦形成　　被測物的圖像通過一個透鏡聚焦在敏感元件上，如同照像機拍照一樣。所不同的是照像機使用膠卷，而機器視覺系統(tǒng)使用傳感器來捕捉圖像，傳感器將可視圖像轉化為電信號，便于

6、計算機處理?！　∵x取機器視覺系統(tǒng)中的攝像機應根據(jù)實際應用的要求，其中攝像機的透鏡參數(shù)是一項重要指標。透鏡參數(shù)分為四個部分：放大倍率、焦距、景深和透鏡安裝。3、圖像確定和形成攝像機輸出信號　　機器視覺系統(tǒng)實際上是一個光電轉換裝置，即將傳感器所接收到的透鏡成像，轉化為什么算機能處理的電信號、攝像機可以是電子管的，也可是固體狀態(tài)傳感單元?！　‰娮庸軘z像機發(fā)展較早，20世紀30年代就已應用于商業(yè)電視，它采用包含光感元件的真空管進行圖像傳感，將所接收到的圖像轉換成模擬電壓信號輸出。具有RS-170輸出制式的攝像機可直接與商用電視顯示器相連?！　」腆w狀態(tài)攝像機是在20世紀60年代后期，美國貝爾

7、電話實驗室發(fā)明了電荷耦合裝置（CCD），而發(fā)展起來的。它上分布于各個像元的光敏二極管的線性陣列或矩形陣列構成，通過按一定順序輸出每個二極管的電壓脈沖，實現(xiàn)將圖像光信號轉換成電信號的目的。輸出的電壓脈沖序列可以直接以RS-170制式輸入標準電視顯示器，或者輸入計算機的內存，進行數(shù)值化處理。CCD是現(xiàn)在最常用的機器視覺傳感器。圖像處理技術　　機器視覺系統(tǒng)中，視覺信息的處理技術主要依賴于圖像處理方法，它包括圖像增強、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識別與