全面剖析什么是機器視覺1

機器視覺 就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產品（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，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，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(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。

視覺系統(tǒng)組成部分：

1.照明光源

2.鏡頭

3.工業(yè)攝像機

4.圖像采集/處理卡

5.圖像處理系統(tǒng)

6.其它外部設備

相機篇

**工業(yè)相機又俗稱攝像機，**相比于傳統(tǒng)的民用相機（攝像機）而言，它具有高的圖像穩(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等，目前市面上工業(yè)相機大多是基于CCD（Charge Coupled Device）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）芯片的相機。

其中，CCD是目前機器視覺最為常用的圖像傳感器。 它集光電轉換及電荷存貯、電荷轉移、信號讀取于一體，是典型的固體成像器件。

CCD的突出特點是以電荷作為信號，而不同于其它器件是以電流或者電壓為信號。這類成像器件通過光電轉換形成電荷包，而后在驅動脈沖的作用下轉移、放大輸出圖像信號。

典型的CCD相機由光學鏡頭、時序及同步信號發(fā)生器、垂直驅動器、模擬/數字信號處理電路組成。CCD作為一種功能器件，與真空管相比，具有無灼傷、無滯后、低電壓工作、低功耗等優(yōu)點。

C****MOS圖像傳感器的開發(fā)則最早出現在20世紀70 年代初，90 年代初期，隨著超大規(guī)模集成電路 (VLSI) 制造工藝技術的發(fā)展，CMOS圖像傳感器得到迅速發(fā)展。

CMOS圖像傳感器將光敏元陣列、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換電路、圖像信號處理器及控制器集成在一塊芯片上，還具有局部像素的編程隨機訪問的優(yōu)點。

目前，CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、高速傳輸和寬動態(tài)范圍等特點在高分辨率和高速場合得到了廣泛的應用。

分類：

任何東西一定有它自己的分類標準，工業(yè)相機也不例外。

按照芯片類型可以分為 CCD相機 、CMOS相機 ；

按照傳感器的結構特性可以分為 線陣相機、面陣相機 ；

按照掃描方式可以分為 隔行掃描相機、逐行掃描相機 ；

按照分辨率大小可以分為 普通分辨率相機、高分辨率相機 ；

按照輸出信號方式可以分為 模擬相機、數字相機 ；

按照輸出色彩可以分為 單色（黑白）相機、彩色相機 ；

按照輸出信號速度可以分為 普通速度相機、高速相機 ；

按照響應頻率范圍可以分為可見光（普通）相機、紅外相機、紫外相機等。

區(qū)別：

1、工業(yè)相機的性能穩(wěn)定可靠易于安裝，相機結構緊湊結實不易損壞，連續(xù)工作時間長，可在較差的環(huán)境下使用，一般的數碼相機是做不到這些的。例如：讓民用數碼相機一天工作24小時或連續(xù)工作幾天肯定會受不了的。

2、工業(yè)相機的快門時間非常短，可以抓拍高速運動的物體。例如，把名片貼在電風扇扇葉上，以最大速度旋轉，設置合適的快門時間，用工業(yè)相機抓拍一張圖像，仍能夠清晰辨別名片上的字體。用普通的相機來抓拍，是不可能達到同樣效果的。

3、工業(yè)相機的圖像傳感器是逐行掃描的，而普通的相機的圖像傳感器是隔行掃描的， 逐行掃描的圖像傳感器生產工藝比較復雜，成品率低，出貨量少，世界上只有少數公司能夠提供這類產品，例如Dalsa、Sony，而且價格昂貴。

4、工業(yè)相機的幀率遠遠高于普通相機。工業(yè)相機每秒可以拍攝十幅到幾百幅圖片，而普通相機只能拍攝2-3幅圖像，相差較大。

5、工業(yè)相機輸出的是裸數據(raw data)，其光譜范圍也往往比較寬，比較適合進行高質量的圖像處理算法，例如機器視覺(Machine Vision)應用。而普通相機拍攝的圖片，其光譜范圍只適合人眼視覺，并且經過了mjpeg壓縮，圖像質量較差，不利于分析處理。

6、工業(yè)相機(Industrial Camera)相對普通相機(DSC)來說價格較貴。

如何選擇：

1、根據應用的不同分別選用CCD或CMOS相機CCD工業(yè)相機主要應用在運動物體的圖像提取，如貼片機機器視覺，當然隨著CMOS技術的發(fā)展，許多貼片機也在選用CMOS工業(yè)相機。用在視覺自動檢查的方案或行業(yè)中一般用CCD工業(yè)相機比較多。CMOS工業(yè)相機由成本低，功耗低也應用越來越廣泛。

2、分辨率的選擇首先考慮待觀察或待測量物體的精度，根據精度選擇分辨率。相機像素精度=單方向視野范圍大小/相機單方向分辨率。則相機單方向分辨率=單方向視野范圍大小/理論精度。若單視野為5mm長，理論精度為0.02mm，則單方向分辨率=5/0.02=250。然而為增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，不會只用一個像素單位對應一個測量/觀察精度值，一般可以選擇倍數4或更高。這樣該相機需求單方向分辨率為1000，選用130萬像素已經足夠。

其次看工業(yè)相機的輸出，若是體式觀察或機器軟件分析識別 ，分辨率高是有幫助的；若是VGA輸出或USB輸出，在顯示器上觀察，則還依賴于顯示器的分辨率，工業(yè)相機的分辨率再高，顯示器分辨率不夠，也是沒有意義的；利用存儲卡或拍照功能，工業(yè)相機的分辨率高也是有幫助的。

3、與鏡頭的匹配傳感器芯片尺寸需要小于或等于鏡頭尺寸，C或CS安裝座也要匹配（或者增加轉接口）。

4、相機幀數選擇當被測物體有運動要求時，要選擇幀數高的工業(yè)相機。但一般來說分辨率越高，幀數越低。

鏡頭篇

鏡頭的基本功能就是實現光束變換（調制），在機器視覺系統(tǒng)中，鏡頭的主要作用是將成像目標在圖像傳感器的光敏面上。鏡頭的質量直影響到機器視覺系統(tǒng)的整體性能，合理地選擇和安裝鏡頭，是機器視覺系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié)。