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機器視覺系統的應用和工作流程
Jun 12,2023
機器視覺系統就是利用機器代替人眼來作各種測量和判斷。它是計算機學科的一個重要分支，它綜合了光學、機械、電子、計算機軟硬件等方面的技術，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域。圖像處理和模式識別等技術的快速發展，也大大地推動了機器視覺的發展。
視覺系統就是用機器代替人眼來做測量和判斷。視覺系統是指通過機器視覺產品（即圖像攝取裝置，分 CMOS 和CCD 兩種）將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號；圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。是用于生產、裝配或包裝的有價值的機制。它在檢測缺陷和防止缺陷產品被配送到消費者的功能方面具有不可估量的價值。
機器視覺系統的特點是提高生產的柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業的危險工作環境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺；同時在大批量工業生產過程中，用人工視覺檢查產品質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效率和生產的自動化程度。而且機器視覺易于實現信息集成，是實現計算機集成制造的基礎技術?？梢栽谧羁斓纳a線上對產品進行測量、引導、檢測、和識別，并能保質保量的完成生產任務。
在生產線上，人來做此類測量和判斷會因疲勞、個人之間的差異等產生誤差和錯誤，但是機器卻會不知疲倦地、穩定地進行下去。一般來說，機器視覺系統包括了照明系統、鏡頭、攝像系統和圖像處理系統。對于每一個應用，我們都需要考慮系統的運行速度和圖像的處理速度、使用彩色還是黑白攝像機、檢測目標的尺寸還是檢測目標有無缺陷、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的主要工作過程如下：
1、工件定位檢測器探測到物體已經運動至接近攝像系統的視野中心，向圖像采集部分發送觸發脈沖。
2、圖像采集部分按照事先設定的程序和延時，分別向攝像機和照明系統發出啟動脈沖。
3、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，啟動脈沖到來后啟動一幀掃描。
4、攝像機開始新的一幀掃描之前打開曝光機構，曝光時間可以事先設定。
5、另一個啟動脈沖打開燈光照明，燈光的開啟時間應該與攝像機的曝光時間匹配。
6、攝像機曝光后，正式開始一幀圖像的掃描和輸出。
7、圖像采集部分接收模擬視頻信號通過A/D將其數字化，或者是直接接收攝像機數字化后的數字視頻數據。
8、圖像采集部分將數字圖像存放在處理器或計算機的內存中。
9、處理器對圖像進行處理、分析、識別，獲得測量結果或邏輯控制值。
10、處理結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，機器視覺是一種比較復雜的系統。因為大多數系統監控對象都是運動物體，系統與運動物體的匹配和協調動作尤為重要，所以給系統各部分的動作時間和處理速度帶來了嚴格的要求。在某些應用領域，例如機器人、飛行物體導制等，對整個系統或者系統的一部分的重量、體積和功耗都會有嚴格的要求。
機器視覺系統的優點有：
1、非接觸測量，對于觀測者與被觀測者都不會產生任何損傷，從而提高系統的可靠性。
2、具有較寬的光譜響應范圍，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。
機器視覺系統的應用領域越來越廣泛。在工業、農業、國防、交通、醫療、金融甚至體育、娛樂等等行業都獲得了廣泛的應用，可以說已經深入到我們的生活、生產和工作的方方面面。
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