機器視覺認識

1、機器視覺基本認識一、機器視覺基本概念1、機器視覺概念 機器視覺是一門涉及人工智能、神經生物學、心理物理學、計算機科學、圖像處理、模 式識別等諸多領域的交叉學科。 隨著工業(yè)自動化技術的飛速發(fā)展和各領域消費者對產品品質 要求的不斷提高。零缺陷、高品質、 高附加值的產品成為企業(yè)應對競爭的核心，為了贏得競 爭，可靠的質量控制不可或缺。 由于生產過程中速度加快，產品工藝高度集成，體積縮小且 制造精度提高， 人眼已無法滿足許多企業(yè)外形質量控制的檢測需要。 機器視覺代替人類視覺 自動檢測產品外形特征，實現(xiàn) 100%在線全檢，已成為解決各行業(yè)制造商大批量、高速、高 精度產品檢測的主要趨勢。簡言之，機器視覺就是

2、用機器代替人眼來做測量和判斷。2、機器視覺系統(tǒng)機器視覺系統(tǒng)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(tǒng)， 根據(jù)像素分布和亮度、 顏色等信息， 轉變成數(shù)字化信號； 圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征， 進而根據(jù)判別的 結果來控制現(xiàn)場的設備動作?？梢詫C器視覺系統(tǒng)概括為四部分：1）、攝?。翰捎脠D像攝取裝置將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給圖像處理系統(tǒng)；2）、抽?。簣D像處理系統(tǒng)根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，進行運算來抽取目標的特征，例如面積、長度、數(shù)量、位置等；3）、輸出：根據(jù)預設的判斷來輸出結果，

3、如尺寸、角度、偏移量、 個數(shù)、合格或不合格、 有或無等；4）、控制動作：指揮執(zhí)行機構進行定位或分選等相應控制動作。3、機器視覺系統(tǒng)的特點：1）、在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺代替人工視覺；2）、在大批量工業(yè)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，機器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān) 視、成品檢驗和質量控制等領域。二、機器視覺與計算機視覺的區(qū)別 計算機視覺是指用計算機實現(xiàn)人的視覺功能對客觀世界的三維場景的感知、 識別和理 解。計算機視覺主要有兩類方法：一類是仿生學的方法， 參照人類

4、視覺系統(tǒng)的結構原理，建 立相應的處理模塊完成類似的功能和工作； 另一類是工程的方法， 從分析人類視覺過程的功 能著手， 并不去刻意模擬人類視覺系統(tǒng)內部結構， 而僅考慮系統(tǒng)的輸入和輸出， 并采用任何 現(xiàn)有的可行的手段實現(xiàn)系統(tǒng)功能。計算機視覺和機器視覺兩個術語既有區(qū)別又有聯(lián)系。 計算機視覺是采用圖像處理、 模式 識別、 人工智能技術相結合的手段， 著重于一幅或多幅圖像的計算機分析。 圖像可以由多個 或者多個傳感器獲取， 也可以是單個傳感器在不同時刻獲取的圖像序列。 分析師對目標物體 的識別， 確定目標物體的位置和姿態(tài)， 對三維景物進行符號描述和解釋。 在計算機視覺研究 中， 經常使用幾何模型、復雜

5、的知識表達，采用基于模型的匹配和搜索技術，搜索的策略 常使用自底向上、自頂向下、分層和啟發(fā)式控制策略。機器視覺則偏重于計算機視覺技術工程化， 能夠自動獲取和分析特定的圖像， 以控制相 應的行為。 具體的說， 計算機視覺為機器視覺提供圖像和景物分析的理論及算法基礎， 機器 視覺為計算機視覺的實現(xiàn)提供傳感器模型、 系統(tǒng)構造和實現(xiàn)手段。 因此可以認為， 一個機器 視覺系統(tǒng)就是一個能自動獲取一幅或多幅目標物體圖像， 對所獲取圖像的各種特征量進行處 理、分析和測量， 并對測量就誒過做出定性分析和定量解釋， 從而得到有關目標物體的某種 認識并作出相應決策的系統(tǒng)。功能包括：物體定位、特征檢測、缺陷判斷、目標

6、識別、計數(shù) 和運動跟蹤。通過上面的定義， 其實機器視覺和計算機視覺并沒有很清晰的界限， 而是緊密的聯(lián)系在 一起， 它們有著相同的理論， 只是在應用中根據(jù)具體實際應用目標的不同而不同。 計算機視 覺與機器視覺都是要從圖像或圖像序列中獲取對世界的描述，因此，對基本層的圖像獲取、 圖像處理， 中層的圖像分割、 圖像分析和高層的圖像理解這些理論知識的掌握對兩者來說都 是“萬變不離其宗” 。三、機器視覺的應用視覺技術的最大優(yōu)點是與被觀測對象無接觸，因此,對觀測與被觀測者都不會產生任何損傷， 十分安全可靠，這是其它感覺方式無法比擬的。理論上，人眼觀察不到的范圍機器視 覺也可以觀察， 例如紅外線、微波、 超

7、聲波等， 而機器視覺則可以利用這方面的傳感器件形 成紅外線、 微波、 超聲波等圖像。 另外，人無法長時間地觀察對象， 機器視覺則無時間限制， 而且具有很高的分辨精度和速度。所以,機器視覺應用領域十分廣泛，可分為工業(yè)、科學研究、軍事和民用 4 大領域。1、工業(yè)領域工業(yè)領域是機器視覺應用中比重最大的領域， 按照功能又可以分成 4 類：產品質量檢測、 產品分類、產品包裝、機器人定位。其應用行業(yè)包括印刷包裝、汽車工業(yè)、半導體材料 / 元 器件 /連接器生產、藥品 /食品生產、煙草行業(yè)、紡織行業(yè)等。2、民用領域機器視覺技術可用在智能交通、安全防范、文字識別、身份驗證、醫(yī)療設備等方面。在 醫(yī)學領域， 機器

8、視覺用于輔助醫(yī)生進行醫(yī)學影像的分析， 主要利用數(shù)字圖像處理技術、 信息 融合技術對 x 射線透視圖、核磁共振圖像、 CT 圖像進行適當疊加 ,然后進行綜合分析，以及 對其它醫(yī)學影像數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。3、科學研究領域在科學研究領域可以利用機器視覺進行材料分析、 生物分析、 化學分析和生命科學， 如 血液細胞自動分類計數(shù)、染色體分析、癌癥細胞識別等。4、軍事領域視覺技術可用在航天、航空、兵器 （敵我目標識別、跟蹤 ） 及測繪。在衛(wèi)星遙感系統(tǒng)中， 機器視覺技術被用于分析各種遙感圖像， 進行環(huán)境監(jiān)測， 根據(jù)地行、 地貌的圖像和圖形特征， 對地面目標進行自動識別、理解和分類等。四、機器視覺的發(fā)展趨勢機

9、器視覺在歐美和日本發(fā)展較早。 隨著全球制造中心向中國轉移， 中國機器視覺市場正 在繼北美、 歐洲和日本之后， 成為國際機器視覺廠商的重要目標市場。 作為一項關鍵性的自 動化技術，機器視覺的發(fā)展對于正處于制造業(yè)從勞動密集化向自動化轉型的中國而言非常重 要。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示， 我國機器視覺技術的使用率是世界最高的一個國家， 而國內的機器視 覺技術也在迅速的上升。 雖然機器視覺技術是在 20世紀 90 年代初才進入的我國， 但是迄今 為止，機器視覺技術已經應用到了我國的各個行業(yè)之中。伴隨著新時代的來臨， 機器視覺技術將會有質的發(fā)展和突破。 未來機器視覺技術產品的 發(fā)展將主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、操作

10、更加簡易由于機器視覺技術自身的復雜性， 其操作過程自然就十分繁瑣。 而今， 隨著機器視覺背 后的技術的日益增強，使得其操作變得更加簡易，成為突破點之一。2、可維護性提高對于各項技術來說，可維護性都是十分重要的。在最初機器視覺的維護性十分的不便， 而今，隨著技術的不斷更新，機器視覺的維護性要比之前優(yōu)越許多。3、檢測性能更為精確、穩(wěn)定 工業(yè)自動化生產行業(yè)是機器視覺在國內應用最多的行業(yè)之一， 而生產行業(yè)對產品的檢測 精確與穩(wěn)定性的要求非常高，而這一點恰恰是機器視覺的又一突破點。4、成本降低在機器視覺的應用中，在精確、 穩(wěn)定質量的基礎上，客戶關心的問題便是成本。隨著機 器視覺應用的逐步普及，相對來說其成本也有所下降。隨著配套基礎建設的完善， 技術、 資金的積累， 各行各業(yè)對采用圖像和機器視覺技術的 工業(yè)自動化、 智能需求開始廣泛出現(xiàn)， 國內有關大專院校、 研究所和企業(yè)也在機器視覺技術 領域進行了積極思索和大膽的嘗試， 逐步開始了工業(yè)現(xiàn)場的應用。 其主要應用于制藥、 印刷、 礦泉水瓶蓋檢測等領域。 這些應用大多集中在如藥品檢測分裝、 印刷色彩檢測