機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的一般構(gòu)架與組成

工業(yè)自動(dòng)化推動(dòng)了機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的飛速發(fā)展，由于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，大部分人不太了解，但基本的模型構(gòu)架是一致的。根據(jù)信號(hào)的流動(dòng)順序主要包括以下的模塊：

(1)光學(xué)成像模塊。

該模塊又可以分為照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)和鏡頭光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩部分。

光照設(shè)計(jì)就是通過(guò)研究被測(cè)物體的光學(xué)特性、距離、物體大小、背景特性等，合理的設(shè)計(jì)光源的強(qiáng)度、顏色、均勻性、結(jié)構(gòu)、大小，并設(shè)計(jì)合理的光路，達(dá)到獲取目標(biāo)相關(guān)結(jié)構(gòu)信息的目的。

鏡頭是將物方空間信息投影到像方的主要部件。鏡頭的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)檢測(cè)的光照條件和目標(biāo)特點(diǎn)選好鏡頭的焦距，光圈范圍。在確定了鏡頭的型號(hào)后，設(shè)計(jì)鏡頭的后端固定結(jié)構(gòu)。

(2)圖像傳感器模塊。

該模塊主要負(fù)責(zé)信息的光電轉(zhuǎn)換，位于鏡頭后端的像平面上。目前，將為主流的圖像傳感器可分為CCD(Charge-coupledDevice電荷耦合元件)與CMOS圖像傳感器兩類。因?yàn)槭请娦盘?hào)的信源，所以良好穩(wěn)定的電路驅(qū)動(dòng)是設(shè)計(jì)這一模塊的關(guān)鍵。

(3)圖像處理模塊。

該模塊是主要負(fù)責(zé)圖像的處理與信息參數(shù)的提出，可分為硬件結(jié)構(gòu)與軟件算法兩個(gè)層次。

硬件層一般是CPU為中心的電路系統(tǒng)?；赑C的機(jī)器視覺(jué)使用的是PC機(jī)的CPU與相關(guān)的外設(shè)；基于嵌入式系統(tǒng)的有獨(dú)立處理數(shù)據(jù)能力的智能相機(jī)依賴于板上的信息處理芯片如DSP、ARM、FPGA等。

軟件部分包括一個(gè)完整的圖像處理方案與決策方案，其中包括一系列的算法。在高級(jí)的圖像系統(tǒng)中，會(huì)集成數(shù)據(jù)算法庫(kù)，便于系統(tǒng)的移植與重用。當(dāng)算法庫(kù)較大時(shí)，通過(guò)圖形界面調(diào)用算法庫(kù)。

(4)IO模塊。

IO模塊是輸出機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)運(yùn)算結(jié)果和數(shù)據(jù)的模塊。基于PC的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可將接口分為內(nèi)部接口與外部接口，內(nèi)部接口只要負(fù)責(zé)系統(tǒng)將信號(hào)傳到PC機(jī)的高速通訊口，外部接口完成系統(tǒng)與其他系統(tǒng)或用戶通訊和信息交換的功能。智能相機(jī)則一般利用通用IO與高速的以太網(wǎng)完成對(duì)應(yīng)的所有功能。

(5)顯示模塊。

顯示模塊可以認(rèn)為是一個(gè)特殊的用戶IO，他可以使用戶更為直觀的檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程?；赑C的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中可以直接通過(guò)PCI總線將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)斤@卡，并通過(guò)VGA接口傳到計(jì)算機(jī)屏幕上。獨(dú)立處理的智能相機(jī)通常則通過(guò)擴(kuò)展液晶屏幕和圖像顯示控制芯片實(shí)現(xiàn)圖像的可視化。

以上五個(gè)模塊為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的基本核心組成部分。