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機器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用和工作流程
Jun 12,2023
機器視覺系統(tǒng)就是利用機器代替人眼來作各種測量和判斷
。它是計算機學(xué)科的一個重要分支，它綜合了光學(xué)、機械、電子、計算機軟硬件等方面的技術(shù)，涉及到計算機、圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、光機電一體化等多個領(lǐng)域。圖像處理和模式識別等技術(shù)的快速發(fā)展，也大大地推動了機器視覺的發(fā)展。
視覺系統(tǒng)就是用機器代替人眼來做測量和判斷
。視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分 CMOS 和CCD 兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)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(biāo)的特征，進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。是用于生產(chǎn)、裝配或包裝的有價值的機制。它在檢測缺陷和防止缺陷產(chǎn)品被配送到消費者的功能方面具有不可估量的價值。
機器視覺系統(tǒng)的特點是提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度
，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高
，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度
。而且機器視覺易于實現(xiàn)信息集成
，是實現(xiàn)計算機集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)
。可以在最快的生產(chǎn)線上對產(chǎn)品進行測量
、引導(dǎo)、檢測
、和識別
，并能保質(zhì)保量的完成生產(chǎn)任務(wù)
。
在生產(chǎn)線上
，人來做此類測量和判斷會因疲勞、個人之間的差異等產(chǎn)生誤差和錯誤
，但是機器卻會不知疲倦地
、穩(wěn)定地進行下去。一般來說
，機器視覺系統(tǒng)包括了照明系統(tǒng)
、鏡頭、攝像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。對于每一個應(yīng)用，我們都需要考慮系統(tǒng)的運行速度和圖像的處理速度、使用彩色還是黑白攝像機、檢測目標(biāo)的尺寸還是檢測目標(biāo)有無缺陷、視場需要多大、分辨率需要多高、對比度需要多大等。從功能上來看，典型的機器視覺系統(tǒng)可以分為：圖像采集部分、圖像處理部分和運動控制部分
。
一個完整的機器視覺系統(tǒng)的主要工作過程如下：
1、工件定位檢測器探測到物體已經(jīng)運動至接近攝像系統(tǒng)的視野中心
，向圖像采集部分發(fā)送觸發(fā)脈沖
。
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、圖像采集部分按照事先設(shè)定的程序和延時
，分別向攝像機和照明系統(tǒng)發(fā)出啟動脈沖
。
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、攝像機停止掃描，重新開始新的一幀掃描
，或者攝像機在啟動脈沖來到之前處于等待狀態(tài)，啟動脈沖到來后啟動一幀掃描
。
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、攝像機開始新的一幀掃描之前打開曝光機構(gòu)
，曝光時間可以事先設(shè)定。
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、另一個啟動脈沖打開燈光照明
，燈光的開啟時間應(yīng)該與攝像機的曝光時間匹配
。
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、攝像機曝光后
，正式開始一幀圖像的掃描和輸出
。
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、圖像采集部分接收模擬視頻信號通過A/D將其數(shù)字化，或者是直接接收攝像機數(shù)字化后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)
。
8、圖像采集部分將數(shù)字圖像存放在處理器或計算機的內(nèi)存中
8、圖像采集部分將數(shù)字圖像存放在處理器或計算機的內(nèi)存中
。
9、處理器對圖像進行處理
9、處理器對圖像進行處理
、分析
、識別，獲得測量結(jié)果或邏輯控制值
。
10、處理結(jié)果控制流水線的動作
10、處理結(jié)果控制流水線的動作
、進行定位
、糾正運動的誤差等
。
從上述的工作流程可以看出
從上述的工作流程可以看出
，機器視覺是一種比較復(fù)雜的系統(tǒng)。因為大多數(shù)系統(tǒng)監(jiān)控對象都是運動物體
，系統(tǒng)與運動物體的匹配和協(xié)調(diào)動作尤為重要，所以給系統(tǒng)各部分的動作時間和處理速度帶來了嚴(yán)格的要求
。在某些應(yīng)用領(lǐng)域，例如機器人
、飛行物體導(dǎo)制等
，對整個系統(tǒng)或者系統(tǒng)的一部分的重量、體積和功耗都會有嚴(yán)格的要求
。
機器視覺系統(tǒng)的優(yōu)點有：
1、非接觸測量
，對于觀測者與被觀測者都不會產(chǎn)生任何損傷
，從而提高系統(tǒng)的可靠性
。
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、具有較寬的光譜響應(yīng)范圍
，例如使用人眼看不見的紅外測量
，擴展了人眼的視覺范圍
。
3、長時間穩(wěn)定工作
3、長時間穩(wěn)定工作
，人類難以長時間對同一對象進行觀察，而機器視覺則可以長時間地作測量
、分析和識別任務(wù)
。
機器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛
機器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛
。在工業(yè)
、農(nóng)業(yè)、國防
、交通、醫(yī)療
、金融甚至體育
、娛樂等等行業(yè)都獲得了廣泛的應(yīng)用
，可以說已經(jīng)深入到我們的生活
、生產(chǎn)和工作的方方面面。
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