傳感器與機(jī)器視覺 課件 第六章 機(jī)器視覺

傳感器與機(jī)器人視覺湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院楊利第六章機(jī)器視覺6.1概述 6.2機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成6.3機(jī)器視覺軟件 6.4機(jī)器視覺檢測(cè)實(shí)驗(yàn) 目

錄6.1概述

6.2機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成6.3機(jī)器視覺軟件 6.4機(jī)器視覺檢測(cè)實(shí)驗(yàn) 目

錄拍攝處理、顯示1、機(jī)器視覺定義2、機(jī)器視覺應(yīng)用3、典型應(yīng)用3、典型應(yīng)用3、典型應(yīng)用3、典型應(yīng)用3、典型應(yīng)用3、典型應(yīng)用6.1概述 6.2機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成6.3機(jī)器視覺軟件 6.4機(jī)器視覺檢測(cè)實(shí)驗(yàn) 目

錄機(jī)器視覺：用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷成像系統(tǒng)：包括工業(yè)相機(jī)、鏡頭、光源等相關(guān)設(shè)備。圖像處理系統(tǒng)：包括工業(yè)計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的圖像處理軟件和顯示部分末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)：包括PLC、機(jī)器人、氣泵等相關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。1、機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字圖片處理結(jié)果2、系統(tǒng)工作過程真實(shí)世界成像系統(tǒng)：包括工業(yè)相機(jī)、鏡頭、光源等相關(guān)設(shè)備。圖像處理系統(tǒng)：包括工業(yè)計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的圖像處理軟件和顯示部分末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)：包括PLC、機(jī)器人、氣泵等相關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)3.1光源光源是為確保視覺系統(tǒng)正常取像獲得足夠光信息而提供照明的裝置。和人的眼睛一樣，視覺系統(tǒng)看不到物體，只能看到從物體表面反射過來的光。光源的作用就是給物體提供光線，將被測(cè)物體與背景盡量明顯區(qū)分、將運(yùn)動(dòng)目標(biāo)“凝固”在圖像上、增強(qiáng)待測(cè)目標(biāo)邊緣清晰度、消除陰影、抵消噪光，以獲得高品質(zhì)、高對(duì)比度的圖像。3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)打光的形式3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)打光的形式3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)打光的形式光源的分類光源的分類3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)不同顏色的光源光源的顏色也對(duì)圖像的成像有影響。紅色光源照射不同顏色物體光源顏色適應(yīng)范圍白色適用性光，亮度高，拍攝彩色圖像時(shí)使用較多紅色可以透過一些比較暗的物體，如底材黑色的透明軟板孔、綠色電路板的線路檢測(cè)綠色紅色背景產(chǎn)品、銀色背景產(chǎn)品藍(lán)色銀色背景產(chǎn)品（鈑金、車加工件等）、薄膜上的金屬印制品3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)3.2鏡頭3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)鏡頭的分類1、根據(jù)有效像場(chǎng)的大小劃分：1/3英寸攝像鏡頭、1/2英寸攝像鏡頭等；2、根據(jù)焦距劃分：分為變焦鏡頭和定焦鏡頭。變焦鏡頭有不同的變焦范圍；定焦鏡頭可分為魚眼鏡頭、短焦鏡頭、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長(zhǎng)焦鏡頭、超長(zhǎng)焦鏡頭等多種型號(hào)。3、根據(jù)鏡頭和攝像機(jī)之間的接口分類：工業(yè)攝像機(jī)常用的有C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口等；除了常規(guī)的鏡頭外，工業(yè)視覺檢測(cè)系統(tǒng)中常用到的還有很多專用的鏡頭，如：微距鏡頭、遠(yuǎn)距鏡頭、遠(yuǎn)心鏡頭、紅外鏡頭、紫外鏡頭、顯微鏡頭等。3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)鏡頭的種類規(guī)格百萬像素（Megapixel）低畸變鏡頭微距（Macro）鏡頭廣角（wide-angle）鏡頭魚眼(Fisheye)鏡頭遠(yuǎn)心(Telecentric)鏡頭顯微(Micro)鏡頭照片特點(diǎn)及應(yīng)用最普通，種類最齊全，圖像畸變也較小，價(jià)格比較低，應(yīng)用廣泛，一般是指成像比例為2:1～1:4的范圍內(nèi)的特殊設(shè)計(jì)的鏡頭。主要用于對(duì)檢測(cè)視角要求較寬，對(duì)圖形畸變要求較低的檢測(cè)場(chǎng)合。可用于管道或容器的內(nèi)部檢測(cè)。主要是為糾正傳統(tǒng)鏡頭的視差而特殊設(shè)計(jì)的鏡頭，應(yīng)用于被測(cè)物不在同一物面上一般成像比例大于2:1時(shí)也會(huì)選用顯微鏡頭3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)鏡頭的選擇依據(jù)----焦距3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)鏡頭的選擇依據(jù)----分辨率

分辨率就是在物體反差無限大的時(shí)候（就是所有物象在純白和純黑下）鏡頭記錄物體細(xì)節(jié)的能力，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位是

線對(duì)/毫米（lp/mm），表示在像平面1mm內(nèi)可以分辨開的黑白相間的線條對(duì)數(shù)。一般說的百萬象素級(jí)的鏡頭，分辨率為100線對(duì)/mm。影響分辨率的因素：鏡頭材質(zhì)，結(jié)構(gòu)和加工精度等；鏡頭光圈越大，分辨率越高；光波長(zhǎng)度，波長(zhǎng)越短分辨率越高；同檔次的固定焦距鏡頭比可變焦距鏡頭分辨率要高。對(duì)于已經(jīng)制造好的鏡頭，不能隨意改變鏡頭的直徑，但是可以通過在鏡頭內(nèi)部加入多邊形或者圓形并且面積可變的孔狀光柵來達(dá)到控制鏡頭進(jìn)光量的目的，這個(gè)裝置就是光圈。光圈是相機(jī)上用來控制鏡頭孔徑大小的部件，用以控制景深、鏡頭成像質(zhì)量，同時(shí)可以和快門速度協(xié)同控制進(jìn)光量。鏡頭的選擇依據(jù)----光圈3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)鏡頭的選擇依據(jù)----視野或者叫視場(chǎng)角，圖像采集設(shè)備所能覆蓋的范圍。即物體在某一方向上可被檢測(cè)到的區(qū)域。從鏡頭前端到被測(cè)物體表面的距離，小于最小工作距離系統(tǒng)一般不能清晰成像。鏡頭的選擇依據(jù)----工作距離

以鏡頭最佳聚焦時(shí)的物平面為中心，前后存在一個(gè)范圍，在此范圍內(nèi)鏡頭都可以清晰成像。景深通常由物距、鏡頭焦距以及光圈值所決定。景深與焦距，光圈大小等的關(guān)系：光圈越小景深越大；拍攝距離越大景深越大；焦距越短景深越大。鏡頭的選擇依據(jù)----景深3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)鏡頭的調(diào)節(jié)3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)3.3工業(yè)相機(jī)智能化一體相機(jī)：內(nèi)含CCD/CMOS傳感器；內(nèi)嵌數(shù)字圖像處理（DSP）芯片，能脫機(jī)運(yùn)行。CCD和CMOS都是典型的固態(tài)圖像傳感器，都是利用光敏單元的光電轉(zhuǎn)換功能將投射到光敏單元的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)“圖像”3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)30：像素；M是黑白；C是彩色水平方向上有640個(gè)像素點(diǎn)，垂直方向上有480個(gè)像素點(diǎn)1/3:CCD鏡頭的尺寸，越大感光面積越大像素的大小是沒有固定長(zhǎng)度的，不同設(shè)備上一個(gè)單位像素色塊的大小是不一樣的3.3工業(yè)相機(jī)3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)3.1工業(yè)相機(jī)分逐行掃描和隔行掃描分全局曝光和卷簾曝光每秒顯示幀數(shù)，即每秒更新圖像的頻率3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)

3.4視覺系統(tǒng)分類：3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)

3.4視覺系統(tǒng)分類：3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)

3.4視覺系統(tǒng)分類：3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)

3.4視覺系統(tǒng)分類：3、關(guān)鍵器件及技術(shù)參數(shù)

3.4視覺系統(tǒng)分類：3D系統(tǒng)3D機(jī)器視覺系統(tǒng)通常由多臺(tái)相機(jī)或者一臺(tái)或多臺(tái)激光位移傳感器組成。在機(jī)器人引導(dǎo)應(yīng)用中，由多臺(tái)相