機(jī)器視覺技術(shù)簡介

機(jī)器視覺是一個(gè)相當(dāng)新興的研究領(lǐng)域。機(jī)器視覺發(fā)展到現(xiàn)在已有15年的歷史。機(jī)器視覺作為一種應(yīng)用系統(tǒng)，其功能特點(diǎn)是隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展而逐漸完善和發(fā)展的。人們從20世紀(jì)50年代開始研究二維圖像的統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別，60年代Roberts始進(jìn)行三維機(jī)器視覺的研究，70年代中，MIT人工智能實(shí)驗(yàn)室正式開設(shè)機(jī)器視覺課程，80年代開始，開始了全球性的研究熱潮，機(jī)器視覺獲得了蓬勃發(fā)展，新概念、新理論不斷涌現(xiàn)。

機(jī)器視覺系統(tǒng)的概念、組成及特點(diǎn)

    機(jī)器視覺是將圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能等眾多學(xué)科高度集成和有機(jī)結(jié)合，而形成的一門綜合性的技術(shù)。一般地說，機(jī)器視覺是研究計(jì)算機(jī)或其他處理器模擬生物宏觀視覺功能的科學(xué)和技術(shù)，也就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。

機(jī)器視覺系統(tǒng)的組成如圖2-1。有照明部分、圖像獲取部分、圖像顯示部分和圖像處理部分。一般采用CCD攝像頭攝取檢測圖像并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再對(duì)圖像數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，從而得到所需要的各種目標(biāo)圖像特征值，并由此實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別、坐標(biāo)計(jì)算、灰度分布圖等多種功能。然后再根據(jù)其結(jié)果顯示圖像，輸出數(shù)據(jù)，發(fā)出指令，配合執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成位置調(diào)整，好壞篩選，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等自動(dòng)化流程。

機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺；同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)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(dòng)化程度。而且機(jī)器視易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。因此，在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，人們將機(jī)器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。

有不少學(xué)科的研究目標(biāo)與機(jī)器視覺相近或者相關(guān)，這些學(xué)科中包括圖像處理、模式識(shí)別或圖像識(shí)別、圖像理解等。由于歷史發(fā)展或領(lǐng)域本身的特點(diǎn)，這些學(xué)科有某種程度的相互重疊。但是，機(jī)器視覺與其他學(xué)科又有著一定的區(qū)別，其特點(diǎn)是：

1、綜合技術(shù)

機(jī)器視覺是一項(xiàng)綜合技術(shù)，其中包括數(shù)字圖像處理技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、電光源照明技術(shù)、光學(xué)成像技術(shù)、傳感器技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)等。這些技術(shù)在機(jī)器視覺中是并列關(guān)系，相互協(xié)調(diào)應(yīng)用才能構(gòu)成一個(gè)成功的工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)

2、強(qiáng)調(diào)工業(yè)可靠性

機(jī)器視覺強(qiáng)調(diào)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下的可靠性，要求能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中惡劣的環(huán)境，有較高的容錯(cuò)能力和安全性，不會(huì)破壞工業(yè)產(chǎn)品。

3、強(qiáng)調(diào)實(shí)用性

機(jī)器視覺強(qiáng)調(diào)實(shí)用性，要求有合理的性價(jià)比，要有通用的工業(yè)接口，能夠由普通工作來操作，有較強(qiáng)的通用性和可移植性。

4、要求高速度和高精度

由于機(jī)器視覺通常要求高速度和高精度，數(shù)字圖像處理中的許多新算法目前還難以應(yīng)用。因此，機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于圖像處理理論的發(fā)展速度。