我們先從機器視覺的定義開始，根據(jù)制造工程師協(xié)會的定義：機器視覺就是使用光學(xué)非接觸式感應(yīng)設(shè)備自動接收并解釋真實場景的圖像以獲得信息控制機器或流程。
為了更好地理解機器視覺，下面，我們以啤酒廠采用的填充液位檢測系統(tǒng)為例來進行說明：
當(dāng)每個啤酒瓶移動經(jīng)過檢測傳感器時，檢測傳感器將會觸發(fā)視覺系統(tǒng)發(fā)出頻閃光，拍下啤酒瓶的照片。采集到啤酒瓶的圖像并將圖像保存到內(nèi)存后，視覺軟件將會處理或分析該圖像，并根據(jù)啤酒瓶的實際填充液位發(fā)出通過-未通過響應(yīng)。如果視覺系統(tǒng)檢測到一個啤酒瓶未填充到位，即未通過檢測，視覺系統(tǒng)將會向轉(zhuǎn)向器發(fā)出信號，將該啤酒瓶從生產(chǎn)線上剔除。操作員可以在顯示屏上查看被剔除的啤酒瓶和持續(xù)的流程統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
另外，機器視覺系統(tǒng)還能夠進行物品測量，比如確定火花塞間隙或提供位置信息，引導(dǎo)機器人在制造組裝過程中將元件對位。
在這個應(yīng)用示例中，填充液位檢驗系統(tǒng)僅可提供兩種結(jié)果，這顯示了二進制系統(tǒng)的特征：
1、 如果產(chǎn)品合格，則檢測結(jié)果為“通過”
2、 如果產(chǎn)品不合格，則檢測結(jié)果為“未通過”。
機器視覺的優(yōu)勢究竟有哪些？
雖然人類視覺最擅長于對復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化的場景進行定性解釋，但機器視覺則憑借速度、精度和可重復(fù)性等優(yōu)勢，擅長于對結(jié)構(gòu)化場景進行定量測量，舉例來說，在生產(chǎn)線上，機器視覺系統(tǒng)每分鐘能夠?qū)?shù)百個甚至數(shù)千個元件進行檢測。配備適當(dāng)分辨率的相機和光學(xué)元件后，機器視覺系統(tǒng)能夠輕松檢驗小到人眼無法看到的物品細節(jié)特征。
另外，由于消除了檢驗系統(tǒng)與被檢驗元件之間的直接接觸，機器視覺還能夠防止元件損壞，也避免了機械部件磨損的維護時間和成本投入。通過減少制造過程中的人工參與，機器視覺還帶來了額外的安全性和操作優(yōu)勢。此外，機器視覺還能夠防止?jié)崈羰沂艿饺藶槲廴?，也能讓工人免受危險環(huán)境的威脅。
機器視覺的應(yīng)用領(lǐng)域
?識別
標(biāo)準(zhǔn)一維碼、二維碼的解碼
光學(xué)字符識別（OCR）和確認（OCV）
?檢測
色彩和瑕疵檢測
零件或部件的有無檢測
目標(biāo)位置和方向檢測
?測量
尺寸和容量檢測
預(yù)設(shè)標(biāo)記的測量，如孔位到孔位的距離
?機械手引導(dǎo)
輸出空間坐標(biāo)引導(dǎo)機械手精確定位
機器視覺系統(tǒng)的分類
?智能相機
?基于嵌入式
?基于PC
機器視覺系統(tǒng)的組成
?圖像獲?。汗庠础㈢R頭、相機、采集卡、機械平臺
?圖像處理與分析：工控主機、圖像處理分析軟件、圖形交互界面。
?判決執(zhí)行：電傳單元、機械單元
?光源---種類
LED：壽命長/可以有各種顏色/便于做成各種復(fù)雜形狀/光均勻穩(wěn)定/可以閃光；
熒光燈：光場均勻/價格便宜/亮度較LED高；
鹵素?zé)簦毫炼忍貏e高/通過光纖傳輸后可做成；
氙燈：使用壽命約1000小時/亮度高，色溫與日光接近。
（大部分機器視覺照明采用LED）
?光源---光路原理
照相機并不能看見物體，而是看見從物體表面反射過來的光。
鏡面反射：平滑表面以對頂角反射光線
漫射反射：粗糙表面會從各個方向漫射光線
發(fā)散反射：多數(shù)表面既有紋理，又有平滑表面，會對光線進行發(fā)散反射
?光源---作用和要求
在機器視覺中的作用
照亮目標(biāo)，提高亮度
形成有利于圖像處理的效果
克服環(huán)境光照影響，保證圖像穩(wěn)定性
用作測量的工具或參照
良好的光場設(shè)計要求
對比度明顯，目標(biāo)與背景的邊界清晰
背景盡量淡化而且均勻，不干擾圖像處理
與顏色有關(guān)的還需要顏色真實，亮度適中，不過曝或欠曝；
?光源---光場構(gòu)造
明場：光線反射進入照相機
暗場：光線反射離開照相機
?光源---構(gòu)造光源
使用不同照明技術(shù)對被測目標(biāo)會產(chǎn)生不同的影響，以滾珠軸承為例：
?鏡頭---主要參數(shù)
工業(yè)的鏡頭大都是多組鏡片組合在一起的。計算時會忽略厚度對透鏡的影響將其等效成沒有厚度的播透鏡模型，即理想凸透鏡。
參數(shù)：焦距/視場/物距/像距/光圈/景深/分辨力/放大倍數(shù)/畸變/接口
分辨率：對色彩和紋理的分辨能力。
畸變：鏡頭中心區(qū)域和四周區(qū)域的放大倍數(shù)不相同。
畸變的校正一般用黑白分明的方格圖像來進行，過程并不復(fù)雜。一般如果畸變小于2%，人眼觀察不到；若畸變小于CCD的一個像素，攝像機也看不見。
?鏡頭---分類
專業(yè)攝影鏡頭
遠心鏡頭
?鏡頭---遠心鏡頭
在測量系統(tǒng)中，物距常發(fā)生變化，從而使像高發(fā)生變化，所以測得的物體尺寸也發(fā)生變化，即產(chǎn)生了測量誤差；
即使物距是固定的，也會因為CCD表面不易精確調(diào)整在像平面上，同樣也會產(chǎn)生測量誤差。
采用遠心物鏡中的像方遠心物鏡可以消除物距變化帶來的測量誤差，而物方遠心物鏡則可以消除CCD位置不準(zhǔn)帶來的測量誤差。
?相機
種類：線&面、隔/逐、黑/彩、數(shù)/模、低/高、CCD/CMOS
指標(biāo)：象元尺寸、分辨率、靶面大小、感應(yīng)曲線、動態(tài)范圍、靈敏度、速度噪聲、填充因子、體積、質(zhì)量、工作環(huán)境等
工作模式：Free run、Trigger（多種）、長時間曝光等
傳輸方式：GIGE，Cameralinker,模擬
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