什么是机器视觉，深度解析机器视觉技术应用

很多朋友对什么是机器视觉，深度解析机器视觉技术应用不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

随着工业4.0时代的到来，机器视觉在智能制造领域发挥着越来越重要的作用。为了让更多的用户能够获得机器视觉的基础知识，包括机器视觉技术是如何工作的，为什么它是实现过程自动化和质量提升的正确选择。边肖为您准备了这份机器视觉入门学习材料。

机器视觉是一门学科技术，广泛应用于制造检验等工业领域，以保证产品质量，控制生产过程，感知环境。机器视觉系统将捕捉到的物体转换成图像信号，传输到专门的图像处理系统，根据像素分布、亮度、颜色等信息转换成数字信号。图像系统对这些信号进行各种运算，提取目标的特征，然后根据判别结果控制现场设备的动作。

机器视觉的优势：机器视觉系统具有高效率、高自动化的特点，可以达到高分辨率、高精度、高速度。机器视觉系统与被检测物体无接触，安全可靠。机器视觉的人工检测和自动检测的主要区别如下：为了更好的理解机器视觉，下面我们介绍几个具体应用中的案例。以啤酒厂采用的灌装量检测系统为例进行说明：

当每个啤酒瓶经过检测传感器时，检测传感器会触发视觉系统发出频繁的闪光，并对啤酒瓶进行拍照。在啤酒瓶的图像被收集并存储在存储器中之后，视觉软件将处理或分析图像，并根据啤酒瓶的实际灌装水平发送通过-失败响应。如果视觉系统检测到一个啤酒瓶没有灌装到位，也就是没有通过检测，视觉系统会向舵机发出信号，将啤酒瓶从生产线上移走。

操作员可以在显示屏上查看剔除的啤酒瓶和连续过程统计数据。

机器人视觉在引导玩偶定位中的应用：

场景中有两个振动盘。振动盘1的作用是把娃娃振动成振动盘2，振动盘2的作用是把娃娃从后面振动到前面。

该应用采用深圳视龙公司的VD200视觉定位系统。通过判断人偶的正面和背面，系统将正面人偶的坐标值通过串口发送给机器人。收到坐标后，机器人移动抓取产品。当振动板中有很多玩偶时，VD200视觉定位系统需要判断反转玩偶的数量。当有太多反向玩偶时，VD200视觉系统向振动板2发送指令，以将反向玩偶振动到前面。

定位系统通过娃娃表面的小孔判断娃娃是否在正面，计算出娃娃中心点的坐标并发送给机器人。通过VD200的视觉定位系统实现自动送料，大大降低了人工成本，大大提高了生产效率。视觉检测在电子元件中的应用：

本产品为电子产品的纽扣部分，产品的来料为料带方式，料带上有双排产品。定位好每一个元件后，用点胶工具检测产品固定区域的灰度值，判断这个区域是否有胶。

该应用采用深圳视觉龙公司的DragonVision视觉系统方案，使用两个摄像头和带机械设备的光源，一次检测两侧8个产品，每分钟约1500个产品。当产品出现缺陷时，立即停止报警，保证了产品的合格率和设备的正常运行，提高了生产效率。机器视觉的应用领域：识别标准一维码、二维码解码、光学字符识别(OCR)和确认(OCV)检测、颜色检测和缺陷检测、零部件的有无。

检测目标位置和方向，测量预设标记进行尺寸和容量检测，如孔与孔之间的距离，机械手引导输出空间坐标，引导机械手准确定位机器视觉系统的分类。智能摄像机是基于嵌入式PC的机器视觉系统。图像采集：光源、镜头、摄像头、采集卡、机械平台图像处理与分析：工控主机、图像处理与分析软件、图形交互界面。判决执行：电传单元，机械单元

光源-光路原理相机看不到物体，而是物体表面反射的光。镜面反射：光滑表面以漫射从顶角反射的光：粗糙表面会漫射来自所有方向的光并发散反射：大多数表面既有纹理又有光滑表面，会发散反射光。机器视觉中光源的作用和要求照亮目标，提高亮度，形成有利于图像处理的效果，克服环境光照的影响，保证图像稳定。

用作测量工具或参照一个好的光场设计，对比度要明显，目标和背景的边界要清晰，背景尽量淡化均匀，不干扰图像处理。色彩相关的需要真实，亮度适中，没有曝光过度或曝光不足。光源-光场构建亮场：光线反射到相机暗场：光线反射远离相机光源-构建光源。不同的照明技术会对被测物体产生不同的影响。以滚珠轴承为例：相机。

类别：线与面、间隔/连续、黑色/彩色、数字/模拟、低/高、CCD/CMOS指标：像素大小、分辨率、目标大小、感应曲线、动态范围、灵敏度、速度噪声、填充因子、体积、质量、工作环境等。工作模式：自由运行、触发(多重)、长曝光。

CCD相机：利用CCD光敏芯片作为图像传感器的相机，集光电转换、电荷存储、电荷转移和信号读取于一体，是典型的固态成像器件。CMOS相机：使用CMOS光敏芯片作为图像传感器，将光敏单元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器和控制器集成在一个芯片上的相机，还具有对局部像素进行编程随机存取的优点。相机-根据输出图像的颜色：

单色照相机：输出图像是单色的照相机。彩色摄像机：输出图像是彩色图像的摄像机。摄像头——根据输出信号区分模拟信号摄像头：将传感器传来的信号转换成模拟电压信号，即普通的视频信号，然后传输到图像采集卡。数字信号相机：信号从传感器中的像素输出后，直接数字化，在相机内部输出。数码相机还包括1394相机、USB相机、Gige相机、CameraLink相机等等。

相机-区域扫描相机按传感器类型：像素分布在传感器上一个区域的相机，其图像是二维“区域”图像。线扫描相机：传感器上呈线性(一条或三条线)分布的相机，其图像为一维“线”图像。相机- CMOS VS CCDCCDCMOS串行处理并行处理具有高感光度、高图像对比度、低感光度、低图像对比度、高动态范围和低噪声、低噪声集成。

高集成度，芯片集成了很多功能慢低帧率的模块，高帧率高功耗，一般功耗更低，成本更高，摄像头-传感器尺寸更小，图像传感器感光区域面积更小。这个大小直接决定了整个系统的物理放大倍数。如：1/3”、1/2”等。大部分模拟相机的传感器长宽比为4: 3 (H: V)，而数码相机的传感器长宽比包括各种：1: 1、4: 3、3: 2等。相机像素

它是成像在相机芯片上的图像的最小单位。以200万像素的相机为例。全屏有1600*1200像素，成像在1/1.8英寸的CCD芯片上。相机——分辨率由相机采用的芯片分辨率决定，芯片分辨率是芯片目标表面排列的像素数量。通常面阵相机的分辨率由两个数字表示，即水平分辨率和垂直分辨率，如1920(H)x 1080(V)。前一个数字代表每行的像素数，即有1920个像素，后一个数字代表像素的行数，即1080行。

摄像机-帧频和行频摄像机的帧频/行频表示摄像机采集图像的频率。通常面阵相机使用的是帧率，单位fps(每秒帧数)，比如30fps，是指相机一秒钟最多可以采集30帧图像。线性相机通常用行频来表示，单位是KHz。例如，12KHz意味着相机可以在一秒钟内收集多达12，000行图像数据。照相机快门速度(快门速度)

大多数CCD/CMOS相机使用电子快门，传感器的光积分(曝光)时间由电信号脉冲的宽度控制。性能一般的相机，快门速度可以达到1/10000-1/100000秒。卷帘式快门：大多数CMOS图像传感器使用的快门的特点是逐行曝光，每一行的曝光时间都不一样。全局快门：CCD传感器和一些CMOS传感器使用的快门，其中传感器上的所有像素同时曝光。

相机-智能相机

智能工业相机是一种高度集成的微型机器视觉系统。它将图像采集、处理和通信功能集成到单个摄像机中，从而提供了多功能、模块化、高度可靠且易于实施的机器视觉解决方案。智能工业摄像机一般由图像采集单元、图像处理单元、图像处理软件和网络通信设备组成。

由于应用了最新的DSP、FPGA和大容量存储技术，其智能化程度不断提高，可以满足多种机器视觉应用需求。

镜头-主要参数大部分工业镜头都是由多组镜片组成的。计算中会忽略厚度对镜片的影响，等效为没有厚度的镜片模型，即理想凸透镜。参数：焦距/视野/物距/像距/光圈/景深/分辨率/放大倍数/失真/界面分辨率：区分颜色和纹理的能力。失真：镜片中心区域的放大倍数与周围区域的放大倍数不同。

畸变校正一般用黑白网格图像进行，过程并不复杂。一般如果畸变小于2%，人眼是观察不到的；如果畸变小于CCD的一个像素，相机就看不到了。镜头分类CCTV镜头专业摄影镜头远心镜头远心镜头

在测量系统中，物距经常发生变化，使得像高发生变化，因此被测物体尺寸也发生变化，即产生测量误差；即使物距固定，由于CCD敏感面在像面上不易精确调整，也会产生测量误差。在远心物镜中使用像方远心物镜可以消除物距变化带来的测量误差，而物方远心物镜可以消除CCD位置不准确带来的测量误差。

以上知识分享希望能够帮助到大家！