機器視覺(jué)原理及其應用設計

　機器視覺(jué)就是用機器代替人眼來(lái)做測量和判斷。機器視覺(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。

　　概述

　　機器視覺(jué)(Machine vision)

　　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)。

　　正是由于機器視覺(jué)系統可以快速獲取大量信息，而且易于自動(dòng)處理，也易于同設計信息以及加工控制信息集成，因此，在現代自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，人們將機器視覺(jué)系統廣泛地用于工況監視、成品檢驗和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。

　　工作原理

　　機器視覺(jué)檢測系統采用CCD照相機將被檢測的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，圖像處理系統對這些信號進(jìn)行各種運算來(lái)抽取目標的特征，如面積、數量、位置、長(cháng)度，再根據預設的允許度和其他條件輸出結果，包括尺寸、角度、個(gè)數、合格 / 不合格、有 / 無(wú)等，實(shí)現自動(dòng)識別功能。

　　機器視覺(jué)系統的典型結構

　　AFTvision機器視覺(jué)LED光源一個(gè)典型的機器視覺(jué)系統包括以下五大塊：

　　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)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?？梢?jiàn)光的缺點(diǎn)是光能不能保持穩定。如何使光能在一定的程度上保持穩定，是實(shí)用化過(guò)程中急需要解決的問(wèn)題。另一方面，環(huán)境光有可能影響圖像的質(zhì)量，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

　　工業(yè)鏡頭FOV(Field Of Vision)=所需分辨率*亞象素*相機尺寸/PRTM(零件測量公差比)

　　鏡頭選擇應注意：

　?、俳咕啖谀繕烁叨?③影像高度 ④放大倍數 ⑤影像至目標的距離 ⑥中心點(diǎn) / 節點(diǎn) ⑦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。

　　AFTvision機器視覺(jué)工業(yè)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。

　　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)?，F在由于采集卡可以快速傳輸圖像到存儲器，而且計算機也快多了，所以現在視覺(jué)處理器用的較少了。

　　機器視覺(jué)的應用

　　1.自動(dòng)光學(xué)檢查

　　2.人臉偵測