機器視覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和搭建

機器視覺系統(tǒng)的構(gòu)成

一般機器視覺系統(tǒng)主要包括信息探測、采集系統(tǒng)、圖像處理、顯示及智能決策等模塊，涉及計算機圖形學、數(shù)字圖像處理、視頻信息處理、模式識別、人工智能理論、智能信息處理、VLSI技術(shù)等技術(shù)，可廣泛應用于工業(yè)產(chǎn)品自動檢測、航天、航空、遙感、衛(wèi)星偵察、天文觀測、通訊、交通、電子、金融、醫(yī)療等圖像采集、處理和決策的諸多領域。圖1是機器視覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

嵌入式圖像采集處理系統(tǒng)

NetSightII是功能完善的嵌入式圖像采集處理系統(tǒng)，能快速、簡便地構(gòu)成生產(chǎn)線上的機器視覺系統(tǒng)，解決了由PC/圖像采集卡或智能攝像機構(gòu)成的機器視覺系統(tǒng)在實際生產(chǎn)環(huán)境中所遇到的各種問題，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。NetSightII系統(tǒng)如圖2所示。

---NetSightII嵌入了高性能處理器、多個攝像機接口、靈活的通信設備接口和多種用戶界面。只需將攝像機與NetSightII連接，安裝相應軟件，就可以對生產(chǎn)線的產(chǎn)品進行檢測，節(jié)省了大量的安裝、調(diào)試時間。

---智能攝像機（SmartCamera）不能對物體進行多角度檢測，若將這些攝像機之間進行相互配合，則系統(tǒng)的復雜性和可靠性就成了問題。而高性價比的NetSightII系統(tǒng)可同時觀察和處理4個攝像機的圖像，還可以根據(jù)具體應用要求來選擇相應的攝像機。NetSightII支持大多數(shù)標準、高分辨率（兆級像素）模擬攝像機，經(jīng)過適配器可與非標準攝像機連接。

---NetSightII的機器視覺檢測軟件Sherlock是一個功能強大的自動化檢測工具，目前國際上有數(shù)以千計的檢測設備采用Sherlock軟件。Sherlock軟件易于使用、配置完善，可以快速構(gòu)成樣板、參考標準等，支持用戶自定義算法和用戶界面，但目前還不支持彩色相機輸入。

主要特性和技術(shù)參數(shù)

NetSightII系統(tǒng)可以在線自動快速檢測不規(guī)則器件，同時處理多個視頻圖像，支持多種攝像機，功能強大的嵌入式處理器確?？焖贆z測，為用戶提供理想的機器視覺系統(tǒng)解決方案。

數(shù)據(jù)采集部分包括3個單色或1個RGB的模擬攝像機、15腳D-Sub連接器，支持標準的640×480、1024×1024或更高分辨率的格式，可同時采集3個單色同步攝像機或1個彩色攝像機圖像。存儲器為256MB的程序存儲器和20GB的數(shù)據(jù)存儲器。數(shù)字輸入部分支持7種通用的代碼，可進行控制切換，支持30V的TTL電路。數(shù)字輸出部分包括7種用做檢測和控制的接口，可進行光選通。

外部接口

操作接口包括標準VGA顯示器、標準的PS/2鼠標和鍵盤或USB鼠標和鍵盤、連接附加USB兼容設備的USB接口；網(wǎng)絡接口為10/100Base-T以太網(wǎng)接口；相機（視頻）接口包括3個同步相機輸入（支持標準或者雙速模擬相機的順序掃描，每個相機的最大圖像分辨率是2K×2K像素），1個RGB相機輸入（支持標準或者雙速模擬相機的順序掃描，最大圖像尺寸是1K×1K），不能同時支持RGB和3個同步相機輸入；1個IEEE1394接口；背板上的3個15針D-Sub接口（標明視頻1、2、3），視頻1接口支持單色和RGB相機，視頻2和視頻3只支持單色相機，所有接口不能同時支持單色和彩色相機，但可以同時采集和處理來自3個單色相機的數(shù)據(jù)；提供1個RS-232/485兼容串口，當斷開網(wǎng)絡連接時，該端口可以控制主應用；1個標準的并口可用來連接打印機等并口設備；AC97兼容音頻接口用來發(fā)布音頻警報通知。NetSightII的后面板如圖3所示。

相機的選擇

機器視覺系統(tǒng)需要用相機采集圖像，所選擇的相機類型可以表明系統(tǒng)的識別能力，這就意味著可以識別的最小信息是視場的函數(shù)。換句話說，相機通過改變鏡頭可以擴大視場，但是減少了實際識別區(qū)域。光源、透鏡畸變和物體的位置等許多因素都會影響到圖像的質(zhì)量。通常的做法是盡可能把傳感器上感興趣圖像的畫面填滿，同時允許配準誤差和位置重復。例如，如果需要檢測一幅大圖片的毛細裂縫，則需要分辨率可以識別裂縫的相機。一般情況下，使用標準的或百萬像素分辨率的相機就可以滿足解決機器視覺的應用。

不同類型和廠家的機器視覺相機都有自己獨特的特點，目前生產(chǎn)環(huán)境中的大多數(shù)相機都是模擬單色相機（即只能檢測圖像的亮度和灰度）。除了“靜態(tài)”操作（檢測的圖片不能移動），目前大多數(shù)相機都可以進行逐行掃描，這樣相機就可以準確捕獲移動圖像，并用于特殊生產(chǎn)環(huán)境。需要注意的是，光源和鏡頭將會對相機性能產(chǎn)生很大的影響。

機器視覺開發(fā)軟件

Sherlock是基于Windows的機器視覺開發(fā)軟件，操作簡單方便，是開發(fā)機器視覺應用的理想軟件，已被廣泛采用。Sherlock有SherlockEssential和SherlockProfessional兩種經(jīng)濟實用的版本，可以滿足企業(yè)的不同需要。SherlockEssential是最“基本”的或常用的機器視覺軟件，可讀取條形碼和2D矩陣編碼和OCR（光學特征識別）等。SherlockProfessional包括所有的機器視覺軟件工具，特別適合多個攝像機檢測，具有專用算法及更復雜的圖像處理能力。

Sherlock系列產(chǎn)品版本具有相同界面，采用圖形界面，無需要編寫新代碼，只要通過一些簡單的點擊操作就可以完成各種應用系統(tǒng)的檢測。軟件采用高性能的機器視覺算法，靈活的界面允許根據(jù)用戶的系統(tǒng)要求制作相應的操作界面，實現(xiàn)各種機器視覺檢測系統(tǒng)。圖4是Sherlock的軟件界面。

軟件可提取直線、圓環(huán)、圓弧、長方形、點等要處理的區(qū)域，并對提取的區(qū)域進行圖象處理，包括與、或、異或等邏輯操作，加、減、放大、縮小、投影等數(shù)學運算，卷積、Sobel運算等圖像濾波，圖像折疊、旋轉(zhuǎn)、變焦等處理，并將圖像保存和存儲。對線性、非線性、透視和畸變失真進行校準，根據(jù)攝像機或真實坐標校準，還有自動再校正。軟件可對圖像進行邊緣和點分析，進行搜索或定位等模式識別，測量和計量距離、角度、直徑和周長，對圖像確認和反饋，可輸入輸出數(shù)字和模擬信號。