詳細(xì)解讀機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)組成及工作原理

       機(jī)器視覺(jué)發(fā)展導(dǎo)讀：20世紀(jì)60年代，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)開(kāi)始在國(guó)外研究。后來(lái)隨著大規(guī)模集成電路發(fā)展，視覺(jué)系統(tǒng)開(kāi)始走向?qū)嵱没?。進(jìn)入80年代，微型計(jì)算機(jī)崛起，使機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)開(kāi)始深入各領(lǐng)域，應(yīng)用步入細(xì)分化。本文詳細(xì)敘述了機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)各部分組成及工作原理。

       機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)組成：從機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)字面意思就可看出主要分為三部分：機(jī)器、視覺(jué)和系統(tǒng)。機(jī)器負(fù)責(zé)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和控制；視覺(jué)通過(guò)照明光源、工業(yè)鏡頭、工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡等來(lái)實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)主要是指軟件，也可理解為整套的機(jī)器視覺(jué)設(shè)備。下面我們重點(diǎn)說(shuō)下機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的五大模塊：

1.機(jī)器視覺(jué)光源（即照明光源）

    照明光源作為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)輸入的重要部件，它的好壞直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。由于沒(méi)有通用的機(jī)器視覺(jué)照明設(shè)備，所以針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例，要選擇相應(yīng)的視覺(jué)光源，以達(dá)到最佳效果。常見(jiàn)的光源有：LED環(huán)形光源、低角度光源、背光源、條形光源、同軸光源、冷光源、點(diǎn)光源、線(xiàn)型光源和平行光源等。

2.工業(yè)鏡頭

    鏡頭在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)光束調(diào)制，并完成信號(hào)傳遞。鏡頭類(lèi)型包括：標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)心、廣角、近攝和遠(yuǎn)攝等，選擇依據(jù)一般是根據(jù)相機(jī)接口、拍攝物距、拍攝范圍、CCD尺寸、畸變?cè)试S范圍、放大率、焦距和光圈等。

3.工業(yè)相機(jī)

    工業(yè)相機(jī)在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中最本質(zhì)功能就是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，與普通相機(jī)相比，它具有更高的傳輸力、抗干擾力以及穩(wěn)定的成像能力。按照不同標(biāo)準(zhǔn)可有多種分類(lèi)：按輸出信號(hào)方式，可分為模擬工業(yè)相機(jī)和數(shù)字工業(yè)相機(jī)；按芯片類(lèi)型不同，可分CCD工業(yè)相機(jī)和CMOS工業(yè)相機(jī)，這種分類(lèi)方式最為常見(jiàn)。

4.圖像采集卡

    圖像采集卡雖然只是完整機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的一個(gè)部件，但它同樣非常重要，直接決定了攝像頭的接口：黑白、彩色、模擬、數(shù)字等。比較典型的有PCI采集卡、1394采集卡、VGA采集卡和GigE千兆網(wǎng)采集卡。這些采集卡中有的內(nèi)置多路開(kāi)關(guān)，可以連接多個(gè)攝像機(jī)，同時(shí)抓拍多路信息。

5.機(jī)器視覺(jué)軟件

    機(jī)器視覺(jué)軟件是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中自動(dòng)化處理的關(guān)鍵部件，根據(jù)具體應(yīng)用需求，對(duì)軟件包進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，可自動(dòng)完成對(duì)圖像采集、顯示、存儲(chǔ)和處理。在選購(gòu)機(jī)器視覺(jué)軟件時(shí)，一定要注意開(kāi)發(fā)硬件環(huán)境、開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)語(yǔ)言等，確保軟件運(yùn)行穩(wěn)定，方便二次開(kāi)發(fā)。

    機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)原理：機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的目得就是通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品（即光源、鏡頭、相機(jī)、采集卡）將被拍攝的目標(biāo)轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)，傳送給機(jī)器視覺(jué)軟件（即圖像處理系統(tǒng)），來(lái)代替人眼的測(cè)量、檢測(cè)和判斷。其原理是由計(jì)算機(jī)、圖像處理器以及相關(guān)設(shè)備來(lái)模擬人的視覺(jué)行為，完成得到人的視覺(jué)系統(tǒng)所得到的信息。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)融入技術(shù)發(fā)展，相信未來(lái)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)將會(huì)代替人類(lèi)完成更多難以完成的工作。

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