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机器视觉系统简介

什么是机器视觉

机器视觉技术是计算机科学的一个重要分支,它涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光学、机械等多个领域。自起步发展至今,已经有近三十年的历史,其功能及应用范围随着工业自动化的发展逐渐完善和推广,其中特别是 CCD 摄像机、DSP 芯片、图像处理和模式识别等技术的快速发展,大大地推动了机器视觉系统的发展。

简言之,机器视觉就是用机器代替人眼来作各种测量和判断。在生产线上,人来做此类测量和判断会因疲劳、个人之间的差异等产生误差和错误,但机器却会不知疲倦地、稳定地进行下去。

机器视觉系统可以对各种类型的场景,以及场景中的物体做测量、检测、定位和识别等。适用于生产过程的各个环节,例如:原料、加工、组装、测试、包装、仓储、使用等各个环节。

机器视觉的长处

(1)非接触测量,对观测与被观测者都不会产生任何损伤,从而提高了系统的可靠性;

(2)具有较宽的光谱响应范围,例如使用人眼看不见的红外测量,扩展了人眼的视觉范围

(3)长时间稳定工作,人类难以长时间对同一对象进行观察,而机器视觉则可以长时间地作测量、分析和识别;

(4) 可以在恶劣环境下工作。

机器视觉系统的应用领域越来越广泛。在工业、农业、国防、交通、医疗、金融甚至体育、娱乐等等行业都获得了广泛的使用,可以说已经深入到我们的生活、生产和工作的方方面面。


机器视觉系统

典型的机器视觉系统方框图见例图。

一个完整的机器视觉系统的主要工作过程如下:

(1)       工件定位检测器探测到物体已运动至接近摄像机视野的中心,向图像采集卡发送触发脉冲;

(2)      图像采集卡按事先设定的程序和延时,分别向摄像机和照明设备发出启动脉冲;

(3)       摄像机停止目前的扫描,重新开始新的一帧扫描;或者摄像机在启动脉冲来到之前处于等待状态,启动脉冲到来后启动一帧扫描;

(4)      摄像机开始新的一帧扫描之前,打开曝光机构,曝光时间可以事先设

(5)      另一个启动脉冲打开灯光照明,灯光开启时间应与摄像机曝光时间匹

(6)       摄像机曝光后,正式开始一帧图像的扫描和输出;

(7)       图像采集卡接收模拟视频信号并通过 A/D将其数字化,或者直接接收摄像机数字化后的数字视频信号;

(8)      图像采集卡将数字图像放到处理器或者计算机的内存中;

(9)       处理器对图像进行处理、分析、识别,获得测量结果或逻辑控制值

(10)       处理结果控制流水线的动作、进行定位、纠正运动的误差等。

从上述的工作流程可以看出,机器视觉系统是一种比较复杂的系统。因为大多数系统的监控对象都是运动物体,系统与运动物体的匹配和协调动作尤为重要,所以给系统各部分的动作时间和处理速度带来了严格的要求。在某些应用领域,例如机器人、飞行物制导等,对整个系统或者系统的一部分部件的重量、体积和耗电量都会有严格的要求。所以说,机器视觉是图像处理系统中最复杂的系统,需要在开发和设计中投入更多的精力。


机器视觉的主要技术趋势和市场趋势

1、机器视觉的技术趋势

(1) 高速化、高分辨率、彩色

(2) 低功耗、智能化、模块化、傻瓜化

(3) 先进数字网络

(4) 特殊应用

2、机器视觉的市场趋势

(1)     价格下降、使用方便,向中低端应用扩展

(2)     性能提高、可靠性提高,解决复杂高端问题

(3)     行业应用增加

(4)    分工细化,利润在产业链中的重新分配

(5)     与相关技术结合更加紧密