機器視覺入門學習資料

機器視覺入門學習資料

機器視覺優勢：機器視覺系統具有高效率、高度自動化的特點，可以實現很高的分辨率精度與速度。機器視覺系統與被檢測對象無接觸，安全可靠。人工檢測與機器視覺自動檢測的主要區別有：

機器視覺的應用領域:

?識別

標準一維碼、二維碼的解碼

?檢測

色彩和瑕疵檢測

零件或部件的有無檢測

目標位置和方向檢測?測量

尺寸和容量檢測

預設標記的測量，如孔位到孔位的距離

輸出空間坐標引導機械手精確定位

機器視覺系統的分類

?智能相機

?基于PC

機器視覺系統的組成

?圖像獲取：光源、鏡頭、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。

?判決執行：電傳單元、機械單元

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

發散反射：多數表面既有紋理，又有平滑表面，會對光線進行發散反射

?光源---作用和要求

在機器視覺中的作用

照亮目標，提高亮度

形成有利于圖像處理的效果

克服環境光照影響，保證圖像穩定性

用作測量的工具或參照

良好的光場設計要求

對比度明顯，目標與背景的邊界清晰

背景盡量淡化而且均勻，不干擾圖像處理

與顏色有關的還需要顏色真實，亮度適中，不過曝或欠曝；

?光源---光場構造

明場：光線反射進入照相機

暗場：光線反射離開照相機

?光源---構造光源

使用不同照明技術對被測目標會產生不同的影響，以滾珠軸承為例：

?相機

種類：線&面、隔/逐、黑/彩、數/模、低/高、CCD/CMOS

指標：象元尺寸、分辨率、靶面大小、感應曲線、動態范圍、靈敏度、速度噪聲、填充因子、體積、質量、工作環境等

工作模式：Free run、Trigger（多種）、長時間曝光等

?相機--按照輸出圖像顏色區分：

單色相機：輸出圖像為單色圖像的相機。

彩色相機：輸出圖像為彩色圖像的相機。

?相機--按輸出信號區分

?相機--按照傳感器類型區分

面掃描相機：傳感器上像素呈面狀分布的相機，其所成圖像為二維“面”圖像。

線掃描相機：傳感器上呈線狀（一行或三行）分布的相機，其所成圖像為一維“線”圖像。

?相機--CMOS VS CCD

?相機--傳感器的尺寸

圖像傳感器感光區域的面積大小。這個尺寸直接決定了整個系統的物理放大率。如：1/3“、1/2”等。絕大多數模擬相機的傳感器的長寬比例是4：3 (H：V)，數字相機的長寬比例則包括多種：1：1，4：3，3：2 等。

?相機--像素

是成像于相機芯片的圖像的最小組成單位。以200萬像素的相機為例，滿屏有1600*1200個像素,成像于1/1.8英寸大小的CCD芯片。

?相機--分辨率

由相機所采用的芯片分辨率決定，是芯片靶面排列的像元數量。通常面陣相機的分辨率用水平和垂直分辨率兩個數字表示，如：1920（H）x 1080(V)，前面的數字表示每行的像元數量，即共有1920個像元，后面的數字表示像元的行數，即1080行。

?相機--幀率和行頻

由相機的幀率/行頻表示相機采集圖像的頻率，通常面陣相機用幀率表示，單位fps（Frame Per second），如30fps,表示相機在1秒鐘內最多能采集30幀圖像；線性相機通常用行頻表示，單位KHz,如12KHz表示相機在1秒鐘內最多能采集12000行圖像數據。

卷簾快門（Rolling Shutter）：多數CMOS圖像傳感器上使用的快門，其特征是逐行曝光，每一行的曝光時間不一致。

全局快門（Global Shutter）：CCD傳感器和極少數CMOS傳感器采用的快門，傳感器上所有像素同時刻曝光。

?相機--智能相機

?鏡頭---主要參數

工業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：焦距/視場/物距/像距/光圈/景深/分辨力/放大倍數/畸變/接口

分辨率：對色彩和紋理的分辨能力。

畸變：鏡頭中心區域和四周區域的放大倍數不相同。

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

CCTV鏡頭

專業攝影鏡頭

遠心鏡頭

?鏡頭---遠心鏡頭

在測量系統中，物距常發生變化，從而使像高發生變化，所以測得的物體尺寸也發生變化，即產生了測量誤差；即使物距是固定的，也會因為CCD敏感表面不易精確調整在像平面上，同樣也會產生測量誤差。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位置不準帶來的測量誤差。

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