一套完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)，都包含哪些硬件？

視覺是人類觀察和認(rèn)知世界的重要手段。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人類逐漸把這種技能賦予計(jì)算機(jī)、機(jī)器人或者其他智能機(jī)器，這就是我們今天所要提到的機(jī)器視覺技術(shù)。

目前機(jī)器視覺技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化、實(shí)用化，鏡頭、高速相機(jī)、光源、圖像軟件、圖像采集卡、視覺處理器等相關(guān)產(chǎn)品功能日益完善。機(jī)器視覺技術(shù)在信息化時(shí)代正扮演著越來越重要的角色。

與計(jì)算機(jī)視覺相比，機(jī)器視覺偏重于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)工程化，能夠自動(dòng)獲取和分析特定的圖像，對(duì)準(zhǔn)確度和處理速度要求都比較高，一般而言，計(jì)算機(jī)視覺多用來識(shí)別“人”，而機(jī)器視覺則多用來識(shí)別“物”。

具體來講，計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用的場景相對(duì)復(fù)雜，要識(shí)別的物體類型也多，形狀不規(guī)則、規(guī)律性不強(qiáng)，有時(shí)甚至很難用客觀量作為是被的依據(jù)，比如識(shí)別年齡、性別，對(duì)于光線、距離、角度等條件要求較低；而對(duì)準(zhǔn)確度和處理速度要求都比較高，一般機(jī)器視覺的分辨率遠(yuǎn)高于計(jì)算機(jī)視覺，而且往往要求實(shí)時(shí)，處理速度非常關(guān)鍵。

那么一個(gè)典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)該包括哪些硬件呢？

一個(gè)典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)包括以下五大塊：

01

照明

照明是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。由于沒有通用的機(jī)器視覺光源照明設(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)的照明裝置，已達(dá)到最佳效果。光源可分為可見光可不可見光。

02

鏡頭

工業(yè)鏡頭

FOV=所需分辨率*亞像素*相機(jī)尺寸/PRTM（零件測量公差比）

選擇鏡頭時(shí)應(yīng)注意：

①焦距 ②目標(biāo)高度 ③影像高度 ④放大倍數(shù) ⑤影像至目標(biāo)的距離 ⑥中心點(diǎn)/節(jié)點(diǎn) ⑦畸變

03

相機(jī)

按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可分為：標(biāo)準(zhǔn)分辨率數(shù)字相機(jī)和模擬相機(jī)。要根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用場合選擇不同的相機(jī)和高分辨率相機(jī)：線掃描CCD和面陣CDD、單色相機(jī)和彩色相機(jī)。

04

圖像采集卡

圖像采集卡是完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)的一個(gè)部件，但是它扮演的角色非常重要，圖像采集卡直接決定了攝像頭的接口：黑白、彩色、模擬、數(shù)字等。

05

視覺處理器

視覺處理器集采集卡與處理器與一體。以往計(jì)算機(jī)速度較慢時(shí)，采用視覺處理器加快視覺處理任務(wù)。現(xiàn)在由于采集卡可以快速傳輸圖像到存儲(chǔ)器，而且計(jì)算機(jī)也快很多，所以現(xiàn)在視覺處理器用的少了。

什么是機(jī)器視覺系統(tǒng)？

機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品（即圖像獲取裝置，分為CMOS和CCD兩種）將被獲取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動(dòng)作。

機(jī)器視覺的工作原理：

機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)采用CCD照相機(jī)將被檢測的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，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(hào)，圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，如面積、數(shù)量、位置、長度，再根據(jù)預(yù)設(shè)的允許度和其他條件輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個(gè)數(shù)、合格/不合格、有/無等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別功能。

機(jī)器視覺與計(jì)算機(jī)視覺的區(qū)別？

計(jì)算機(jī)視覺，主要是對(duì)質(zhì)的分析，比如分類識(shí)別，這是一個(gè)杯子那是一條狗。或者做身份確認(rèn)，比如人臉識(shí)別，車牌識(shí)別。或者做行為分析，比如人員入侵，徘徊，遺留物，人群聚集等。

機(jī)器視覺，主要側(cè)重對(duì)量的分析，比如通過視覺去測量一個(gè)零件的直徑，一般來說，對(duì)準(zhǔn)確度要求很高。我記得以前接觸過一個(gè)需求: 視覺測量鐵路道岔缺口。哥剛畢業(yè)的時(shí)候在鐵路上班，做過控制系統(tǒng)，還開過內(nèi)燃機(jī)車，很清楚道岔缺口的重要性，這玩意兒你說要是測不準(zhǔn)，呵呵：）

當(dāng)然，也不能完全按質(zhì)或量一刀切，有些計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用也需要分析量，比如商場的人數(shù)統(tǒng)計(jì)。有些機(jī)器視覺也需要分析質(zhì)，比如零件自動(dòng)分揀。但，計(jì)算機(jī)視覺一般來說對(duì)量的要求不會(huì)很高，商場人數(shù)統(tǒng)計(jì)誤差個(gè)百分之幾死不了人的，但機(jī)器視覺真的會(huì)，比如那個(gè)道岔缺口測量。