随著(zhe)工業4.0時(shí)代的(de)到來(lái)，機器視覺在智能制造業領域的(de)作用(yòng)越來(lái)越重要，爲了(le)能讓更多(duō)用(yòng)戶獲取機器視覺的(de)相關基礎知識，包括機器視覺技術是如何工作的(de)、它爲什(shén)麽是實現流程自動化(huà)和(hé)質量改進的(de)正确選擇等。小編爲你準備了(le)這(zhè)篇機器視覺入門學習(xí)資料。機器視覺是一門學科技術，廣泛應用(yòng)于生産制造檢測等工業領域，用(yòng)來(lái)保證産品質量，控制生産流程，感知環境等。機器視覺系統是将被攝取目标轉換成圖像信号，傳送給專用(yòng)的(de)圖像處理(lǐ)系統，根據像素分(fēn)布和(hé)亮度、顔色等信息，轉變成數字化(huà)信号；圖像系統對(duì)這(zhè)些信号進行各種運算(suàn)來(lái)抽取目标的(de)特征，進而根據判别的(de)結果來(lái)控制現場(chǎng)的(de)設備動作。機器視覺優勢：機器視覺系統具有高(gāo)效率、高(gāo)度自動化(huà)的(de)特點，可(kě)以實現很高(gāo)的(de)分(fēn)辨率精度與速度。機器視覺系統與被檢測對(duì)象無接觸，安全可(kě)靠。人(rén)工檢測與機器視覺自動檢測的(de)主要區(qū)别有：
光(guāng)學字符識别（OCR）和(hé)确認（OCV）預設标記的(de)測量，如孔位到孔位的(de)距離
•圖像獲取：光(guāng)源、鏡頭、相機、采集卡、機械平台•圖像處理(lǐ)與分(fēn)析：工控主機、圖像處理(lǐ)分(fēn)析軟件、圖形交互界面。光(guāng)源---光(guāng)路原理(lǐ)照(zhào)相機并不能看見物(wù)體，而是看見從物(wù)體表面反射過來(lái)的(de)光(guāng)。鏡面反射：平滑表面以對(duì)頂角反射光(guāng)線漫射反射：粗糙表面會從各個(gè)方向漫射光(guāng)線發散反射：多(duō)數表面既有紋理(lǐ)，又有平滑表面，會對(duì)光(guāng)線進行發散反射•光(guāng)源---作用(yòng)和(hé)要求克服環境光(guāng)照(zhào)影(yǐng)響，保證圖像穩定性用(yòng)作測量的(de)工具或參照(zhào)良好的(de)光(guāng)場(chǎng)設計要求對(duì)比度明(míng)顯，目标與背景的(de)邊界清晰背景盡量淡化(huà)而且均勻，不幹擾圖像處理(lǐ)與顔色有關的(de)還(hái)需要顔色真實，亮度适中，不過曝或欠曝；•光(guāng)源---光(guāng)場(chǎng)構造明(míng)場(chǎng)：光(guāng)線反射進入照(zhào)相機暗場(chǎng)：光(guāng)線反射離開照(zhào)相機使用(yòng)不同照(zhào)明(míng)技術對(duì)被測目标會産生不同的(de)影(yǐng)響，以滾珠軸承爲例：
種類：線&面、隔/逐、黑(hēi)/彩、數/模、低/高(gāo)、CCD/CMOS指标：象元尺寸、分(fēn)辨率、靶面大(dà)小、感應曲線、動态範圍、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(duō)種）、長(cháng)時(shí)間曝光(guāng)等傳輸方式：GIGE，Cameralinker,模拟•相機--按照(zhào)圖像傳感器區(qū)分(fēn) CCD相機：使用(yòng)CCD感光(guāng)芯片爲圖像傳感器的(de)相機,集光(guāng)電轉換及電荷存貯、電荷轉移、信号讀取于一體，是典型的(de)固體成像器件。 CMOS相機：使用(yòng)CMOS感光(guāng)芯片爲圖像傳感器的(de)相機 ,将光(guāng)敏元陣列、圖像信号放大(dà)器、信号讀取電路、模數轉換電路、圖像信号處理(lǐ)器及控制器集成在一塊芯片上，還(hái)具有局部像素的(de)編程随機訪問的(de)優點。•相機--按照(zhào)輸出圖像顔色區(qū)分(fēn)：模拟信号相機：從傳感器中傳出的(de)信号，被轉換成模拟電壓信号，即普通(tōng)視頻(pín)信号後再傳到圖像采集卡中。
數字信号相機：信号自傳感器中的(de)像素輸出後，在相機内部直接數字化(huà)并輸出。數字相機又包含1394相機、USB相機、Gige相機、CameraLink相機等 •相機--按照(zhào)傳感器類型區(qū)分(fēn)面掃描相機：傳感器上像素呈面狀分(fēn)布的(de)相機，其所成圖像爲二維“面”圖像。線掃描相機：傳感器上呈線狀（一行或三行）分(fēn)布的(de)相機，其所成圖像爲一維“線”圖像。
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| 光(guāng)線靈敏度高(gāo)，圖像對(duì)比度高(gāo) | 光(guāng)線靈敏度低，圖像對(duì)比度低，高(gāo)動态範圍 |
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| 高(gāo)集成度，芯片上集成了(le)很多(duō)功能 |
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圖像傳感器感光(guāng)區(qū)域的(de)面積大(dà)小。這(zhè)個(gè)尺寸直接決定了(le)整個(gè)系統的(de)物(wù)理(lǐ)放大(dà)率。如：1/3“、1/2”等。絕大(dà)多(duō)數模拟相機的(de)傳感器的(de)長(cháng)寬比例是4：3 (H：V)，數字相機的(de)長(cháng)寬比例則包括多(duō)種：1：1，4：3，3：2 等。 是成像于相機芯片的(de)圖像的(de)最小組成單位。以200萬像素的(de)相機爲例，滿屏有1600*1200個(gè)像素,成像于1/1.8英寸大(dà)小的(de)CCD芯片。 由相機所采用(yòng)的(de)芯片分(fēn)辨率決定，是芯片靶面排列的(de)像元數量。通(tōng)常面陣相機的(de)分(fēn)辨率用(yòng)水(shuǐ)平和(hé)垂直分(fēn)辨率兩個(gè)數字表示，如：1920（H）x 1080(V)，前面的(de)數字表示每行的(de)像元數量，即共有1920個(gè)像元，後面的(de)數字表示像元的(de)行數，即1080行。 由相機的(de)幀率/行頻(pín)表示相機采集圖像的(de)頻(pín)率，通(tōng)常面陣相機用(yòng)幀率表示，單位fps（Frame Per second），如30fps,表示相機在1秒鐘(zhōng)内最多(duō)能采集30幀圖像；線性相機通(tōng)常用(yòng)行頻(pín)表示，單位KHz,如12KHz表示相機在1秒鐘(zhōng)内最多(duō)能采集12000行圖像數據。•相機--快(kuài)門速度（Shutter Speed） CCD/CMOS相機多(duō)數采用(yòng)電子快(kuài)門，通(tōng)過電信号脈沖的(de)寬度來(lái)控制傳感器的(de)光(guāng)積分(fēn)（曝光(guāng)）時(shí)間。對(duì)于一般性能的(de)的(de)相機快(kuài)門速度可(kě)以達到1/10000-1/100000秒。 卷簾快(kuài)門（Rolling Shutter）：多(duō)數CMOS圖像傳感器上使用(yòng)的(de)快(kuài)門，其特征是逐行曝光(guāng)，每一行的(de)曝光(guāng)時(shí)間不一緻。 全局快(kuài)門（Global Shutter）：CCD傳感器和(hé)極少數CMOS傳感器采用(yòng)的(de)快(kuài)門，傳感器上所有像素同時(shí)刻曝光(guāng)。 智能工業相機是一種高(gāo)度集成化(huà)的(de)微小型機器視覺系統。它将圖像的(de)采集、處理(lǐ)與通(tōng)信功能集成于單一相機内，從而提供了(le)具有多(duō)功能、模塊化(huà)、高(gāo)可(kě)靠性、易于實現的(de)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(lǐ)單元、圖像處理(lǐ)軟件、網絡通(tōng)信裝置等構成。由于應用(yòng)了(le)最新的(de) DSP、FPGA及大(dà)容量存儲技術，其智能化(huà)程度不斷提高(gāo)，可(kě)滿足多(duō)種機器視覺的(de)應用(yòng)需求。 工業的(de)鏡頭大(dà)都是多(duō)組鏡片組合在一起的(de)。計算(suàn)時(shí)會忽略厚度對(duì)透鏡的(de)影(yǐng)響将其等效成沒有厚度的(de)播透鏡模型，即理(lǐ)想凸透鏡。參數：焦距/視場(chǎng)/物(wù)距/像距/光(guāng)圈/景深/分(fēn)辨力/放大(dà)倍數/畸變/接口分(fēn)辨率：對(duì)色彩和(hé)紋理(lǐ)的(de)分(fēn)辨能力。畸變：鏡頭中心區(qū)域和(hé)四周區(qū)域的(de)放大(dà)倍數不相同。 畸變的(de)校正一般用(yòng)黑(hēi)白分(fēn)明(míng)的(de)方格圖像來(lái)進行，過程并不複雜(zá)。一般如果畸變小于2%，人(rén)眼觀察不到；若畸變小于CCD的(de)一個(gè)像素，攝像機也(yě)看不見。
在測量系統中，物(wù)距常發生變化(huà)，從而使像高(gāo)發生變化(huà)，所以測得(de)的(de)物(wù)體尺寸也(yě)發生變化(huà)，即産生了(le)測量誤差；即使物(wù)距是固定的(de)，也(yě)會因爲CCD敏感表面不易精确調整在像平面上，同樣也(yě)會産生測量誤差。采用(yòng)遠(yuǎn)心物(wù)鏡中的(de)像方遠(yuǎn)心物(wù)鏡可(kě)以消除物(wù)距變化(huà)帶來(lái)的(de)測量誤差，而物(wù)方遠(yuǎn)心物(wù)鏡則可(kě)以消除CCD位置不準帶來(lái)的(de)測量誤差。未來(lái)智能實驗室的(de)主要工作包括：建立AI智能系統智商評測體系，開展世界人(rén)工智能智商評測；開展互聯網（城(chéng)市）雲腦(nǎo)研究計劃，構建互聯網（城(chéng)市）雲腦(nǎo)技術和(hé)企業圖譜，爲提升企業，行業與城(chéng)市的(de)智能水(shuǐ)平服務。
