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視覺(jué)知識(shí)庫(kù)

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機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

什么是機(jī)器視覺(jué)

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，它涉及到計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、信號(hào)處理、光學(xué)、機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域。自起步發(fā)展至今，已經(jīng)有近三十年的歷史，其功能及應(yīng)用范圍隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展逐漸完善和推廣，其中特別是CCD攝像機(jī)、DSP芯片、圖像處理和模式識(shí)別等技術(shù)的快速發(fā)展，大大地推動(dòng)了機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的發(fā)展。

簡(jiǎn)言之，機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)作各種測(cè)量和判斷。在生產(chǎn)線上，人來(lái)做此類(lèi)測(cè)量和判斷會(huì)因疲勞、個(gè)人之間的差異等產(chǎn)生誤差和錯(cuò)誤，但機(jī)器卻會(huì)不知疲倦地、穩(wěn)定地進(jìn)行下去。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以對(duì)各種類(lèi)型的場(chǎng)景，以及場(chǎng)景中的物體做測(cè)量、檢測(cè)、定位和識(shí)別等。適用于生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，例如：原料、加工、組裝、測(cè)試、包裝、倉(cāng)儲(chǔ)、使用等各個(gè)環(huán)節(jié)。

機(jī)器視覺(jué)的長(zhǎng)處

（1）非接觸測(cè)量，對(duì)觀測(cè)與被觀測(cè)者都不會(huì)產(chǎn)生任何損傷，從而提高了系統(tǒng)的可靠性；

（2） 具有較寬的光譜響應(yīng)范圍，例如使用人眼看不見(jiàn)的紅外測(cè)量，擴(kuò)展了人眼的視覺(jué)范圍；

（3）長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，人類(lèi)難以長(zhǎng)時(shí)間對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行觀察，而機(jī)器視覺(jué)則可以長(zhǎng)時(shí)間地作測(cè)量、分析和識(shí)別；

（4）可以在惡劣環(huán)境下工作。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通、醫(yī)療、金融甚至體育、娛樂(lè)等等行業(yè)都獲得了廣泛的使用，可以說(shuō)已經(jīng)深入到我們的生活、生產(chǎn)和工作的方方面面。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)

典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)方框圖見(jiàn)例圖。

一個(gè)完整的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的主要工作過(guò)程如下：
（1） 工件定位檢測(cè)器探測(cè)到物體已運(yùn)動(dòng)至接近攝像機(jī)視野的中心，向圖像采集卡發(fā)送觸發(fā)脈沖；
（2） 圖像采集卡按事先設(shè)定的程序和延時(shí)，分別向攝像機(jī)和照明設(shè)備發(fā)出啟動(dòng)脈沖；
（3） 攝像機(jī)停止目前的掃描，重新開(kāi)始新的一幀掃描；或者攝像機(jī)在啟動(dòng)脈沖來(lái)到之前處于等待狀態(tài)，啟動(dòng)脈沖到來(lái)后啟動(dòng)一幀掃描；
（4） 攝像機(jī)開(kāi)始新的一幀掃描之前，打開(kāi)曝光機(jī)構(gòu)，曝光時(shí)間可以事先設(shè)定；
（5） 另一個(gè)啟動(dòng)脈沖打開(kāi)燈光照明，燈光開(kāi)啟時(shí)間應(yīng)與攝像機(jī)曝光時(shí)間匹配；
（6） 攝像機(jī)曝光后，正式開(kāi)始一幀圖像的掃描和輸出；
（7） 圖像采集卡接收模擬視頻信號(hào)并通過(guò)A/D將其數(shù)字化，或者直接接收攝像機(jī)數(shù)字化后的數(shù)字視頻信號(hào)；
（8） 圖像采集卡將數(shù)字圖像放到處理器或者計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中；
（9） 處理器對(duì)圖像進(jìn)行處理、分析、識(shí)別，獲得測(cè)量結(jié)果或邏輯控制值；
（10） 處理結(jié)果控制流水線的動(dòng)作、進(jìn)行定位、糾正運(yùn)動(dòng)的誤差等。

從上述的工作流程可以看出，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是一種比較復(fù)雜的系統(tǒng)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象都是運(yùn)動(dòng)物體，系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)物體的匹配和協(xié)調(diào)動(dòng)作尤為重要，所以給系統(tǒng)各部分的動(dòng)作時(shí)間和處理速度帶來(lái)了嚴(yán)格的要求。在某些應(yīng)用領(lǐng)域，例如機(jī)器人、飛行物制導(dǎo)等，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)或者系統(tǒng)的一部分部件的重量、體積和耗電量都會(huì)有嚴(yán)格的要求。所以說(shuō)，機(jī)器視覺(jué)是圖像處理系統(tǒng)中最復(fù)雜的系統(tǒng)，需要在開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)中投入更多的精力。

機(jī)器視覺(jué)的主要技術(shù)趨勢(shì)和市場(chǎng)趨勢(shì)
1、機(jī)器視覺(jué)的技術(shù)趨勢(shì)
(1) 高速化、高分辨率、彩色
(2) 低功耗、智能化、模塊化、傻瓜化
(3) 先進(jìn)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)
(4)特殊應(yīng)用
2、機(jī)器視覺(jué)的市場(chǎng)趨勢(shì)
(1) 價(jià)格下降、使用方便，向中低端應(yīng)用擴(kuò)展
(2) 性能提高、可靠性提高，解決復(fù)雜高端問(wèn)題
(3) 行業(yè)應(yīng)用增加
(4) 分工細(xì)化，利潤(rùn)在產(chǎn)業(yè)鏈中的重新分配
(5) 與相關(guān)技術(shù)結(jié)合更加緊密