机器视觉基础
机器视觉基础知识
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机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第二节 工业相机
一、工业相机的基本概念（8）
异步触发 通常情况下相机是一帧一帧拍摄的，所以进行高速拍摄的时候 最高的同步精度不可能超过一帧图像的周期，对于某些支持异 步触发的相机，可以在当前帧扫描尚未完成的情况下，将当前 帧抛弃，直接开始新一帧图像的扫描，可以使得告诉拍摄的同 步精度达到一行的扫描周期。 最低照度 又称灵敏度，衡量相机对光线敏感程度的指标。通常情况下是 指相机获得30％最大输出值时候所需的照度。单位是Lux。 局部扫描 多数数字相机支持仅仅输出传感器上某一部分像素，这些像素 位于某个矩形窗口内。通过具备扫描可以获得更高的桢频率。
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（3）
畸变 几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图像范围内不 同位置上的放大率存在的差异。几何畸变主要包括径向畸 变和切向畸变。如枕形或桶形失真。
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（4）
镜头接口 – C-MOUNT 镜头的标准接口之一，镜头的接口螺纹参数： 公称直径：1“ 螺距：32牙 – CS－Mount是C－Mount的一个变种，区别仅仅在于 镜头定位面到图像传感器光敏面的距离的不同，C－ Mount 是17。5mm，CS－Mount是12。5mm。 – C/CS能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过1“。
机器视觉中的图像采集技术 （硬件基础知识）
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
第一节 工业镜头
内容提要
基本概念 分类 成像原理及参数间关系
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
技能培训专题机器视觉重要基础
技能培训专题机器视觉重要基础机器视觉是指使用计算机视觉技术和现代机器学习算法来实现对视觉世界的感知和理解。
机器视觉一直是计算机视觉领域中的重要分支，它使用图像或视频数据来对物体、场景等进行分析，从而实现识别、测量、定位、跟踪、分割等功能。
机器视觉是在工业、医疗、安防、自动驾驶、智能家居等领域中应用广泛的技术，它的应用不断拓展和深化，对人类社会的生产力和生活水平有重要影响。
机器视觉的基础知识和技能培训非常重要，以下是机器视觉的重要基础技能：1.数字图像处理技术数字图像处理技术是机器视觉领域的基础，主要涉及图像采集、图像预处理、图像增强、图像恢复、图像分割、图像特征提取、图像分类和图像识别等方面。
学习数字图像处理技术需要掌握各种数字滤波器、几何变换、灰度变换、运动补偿、压缩编码等基本算法，以及各种图像处理工具的使用方法。
2.计算机视觉算法计算机视觉算法是机器视觉中最关键的技术之一。
计算机视觉算法主要涉及特征提取、特征匹配、目标检测、目标跟踪、三维重建等方面。
学习计算机视觉算法需要掌握各种数学基础理论，如线性代数、概率论、统计学、优化理论等，以及各种机器学习算法、深度学习算法等。
3.机器人学机器视觉是机器人技术中的重要分支之一，学习机器人学能够让我们更好地理解机器人结构、运动学和动力学，从而更好地设计机器人视觉系统和控制系统。
机器人学涉及的知识点很广泛，包括机器人运动学、机器人轨迹规划、机器人状态估计和控制等方面。
机器视觉的基础知识和技能培训非常重要，它涉及到数字图像处理、计算机视觉算法和机器人学等多个方面。
只有掌握了这些基础技能，才能更好地设计和实现机器视觉系统，为各个领域的应用提供更好的支持和解决方案。
机器视觉基础
距 离
10m
Usb2.0 1394a 1394b
GigE
480Mbps
400Mbps 800Mbps 1000Mbps
5m
4.5m
4.5m 100m
Ethernet
100Mbps 100m
优 势
1.带宽高 2.有带预处理功能的采集设 备 3.抗干扰能力强
1.易用 2.价格低 3.多相机
1.易用，价格低，多 相机 2.传输距离远，实际 线缆可达到17.5m， 光纤传输可达100m 3.有标准DCAM协议 4.CPU占用最低
03
绿色滤色 镜
02
红色滤色 镜
01
无滤色镜
相机
工业相机有多种类型
常见的分类方式如下 ○ 黑白相机和彩色相机 ○ 面阵相机和线阵相机 ○ CCD相机和CMOS相机 ○ 模拟相机，数字相机，智能相机
相机
CameraLink
速 度
Base: 1.5Gbps Medium: 3.8Gbps Full: 5.1 Gbps
特征检测
• 多出/缺损特征以及缺陷检测 • 方法…
➢ 灰度分析 ➢ 灰度百分比 ➢ 像素统计
➢ Blob 分析 ➢ 灰度像素聚合 ➢ 通过大小以及外形过滤
➢ 模式匹配 ➢ 模板匹配 (可训练) ➢ 结果 – 条形码, 字符读取（OCR）等
特征检测 – Average Intensity/Cont rast
光电探测器网格 (像素阵列) 转换光亮度级别成电子信号 CCD vs. CMOS – 转换方式不同
CCD & CMOS
灰度
•
灰度像素深度
➢ 转换光亮度级别成可测量信号级别
➢ 0 – 255 (0 – 黑, 255 – 白)
《机器视觉基础》课件
安全监控
要点一
总结词
机器视觉在安全监控领域的应用，能够提高安全防范能力 和监控效率。
机器视觉的优势与挑战
优势
非接触式、高精度、高效率、高可靠 性、可实现自动化和智能化等。
挑战
数据量大、计算复杂度高、对光照和 角度敏感、对遮挡和噪声的鲁棒性差 等。
02
机器视觉系统组成
图像获取
图像获取是机器视觉系统的第一步， 负责将目标物体转化为数字图像，以 便后续处理。
图像获取的关键在于获取高质量的图 像，以便后续处理能够准确地进行特 征提取和目标识别。
基于概率统计的算法
总结词
利用概率统计理论，对图像中的目标进行识别和分类的方法。
详细描述
基于概率统计的算法通过建立目标模型，利用概率分布和统计规律对图像中的目标进行识别和分类。 该算法具有较强的鲁棒性和适应性，能够处理一些复杂的视觉任务，如目标跟踪、场景识别等。
基于深度学习的算法
总结词
利用深度神经网络对图像进行层次化特征提取和分类的方法。
VS
详细描述
机器视觉技术被广泛应用于工业生产线上 ，对产品进行外观、尺寸、缺陷等方面的 检测。通过高精度的图像采集和处理，机 器视觉系统能够快速准确地识别出不合格 品，并自动剔除或进行分类，从而提高生 产效率和产品质量。
农业检测
总结词
机器视觉在农业领域的应用，有助于提高农 产品的产量和质量。
详细描述
03
02
角点检测
机器视觉算法基础
机器视觉算法基础机器视觉是一种通过计算机对图像或视频进行处理和分析，使计算机能够“看”的技术。
机器视觉算法是实现机器视觉的关键，它通过处理图像数据，提取特征和进行分类来实现对图像的理解和分析。
1. 图像处理算法：图像处理是机器视觉算法的基础，它主要包括对图像进行去噪、增强、模糊、滤波等处理。
常用的图像处理算法有拉普拉斯算子、Sobel算子、高斯平滑等。
2.特征提取算法：特征提取是机器视觉算法的核心，它通过对图像进行特征提取，将图像转化为可以用于分类或识别的特征向量。
常见的特征提取算法有边缘检测算法、角点检测算法、纹理特征提取算法等。
3. 目标检测算法：目标检测是机器视觉中的一个重要任务，它主要用于检测图像中的目标并标定其位置。
常见的目标检测算法有Haar特征级联、HOG特征+SVM、深度学习中的R-CNN、YOLO等。
4.图像分割算法：图像分割是将图像划分为若干个具有独立语义的区域的过程，它是很多图像处理和图像理解任务的前置步骤。
常见的图像分割算法有基于阈值的分割算法、基于区域的分割算法、基于边缘的分割算法等。
5. 目标识别与分类算法：目标识别与分类是机器视觉中的核心任务之一，它主要用于将图像中的目标识别出来并进行分类。
常见的目标识别与分类算法有SVM、Boosting、深度学习中的CNN等。
6.全景图像拼接算法：全景图像拼接是将多张图像拼接成一张全景图像的过程，它在虚拟现实、增强现实等领域有着广泛的应用。
常见的全景图像拼接算法有特征匹配、RANSAC算法、图像融合算法等。
7.三维重建算法：三维重建是将二维图像或视频恢复为三维场景的过程，它在计算机辅助设计、虚拟现实等领域有着重要的应用。
常见的三维重建算法有立体视觉匹配算法、结构光三维重建算法、飞行时间法三维重建算法等。
以上只是机器视觉算法中的一部分基础算法，机器视觉的发展离不开这些基础算法的支撑。
随着深度学习的发展，越来越多的神经网络算法应用于机器视觉中，进一步推动了机器视觉的发展。
机器视觉基础知识培训课件
机器视觉的应用领域
01
02
03
04
工业自动化
检测产品质量、定位与装配、 包装与码垛等。
智能安防
人脸识别、车牌识别、行为分 析等。
医疗诊断
医学影像分析、病灶检测与识 别等。
其他领域
自动驾驶案例
总结词
机器视觉是自动驾驶技术的关键组成部分，为车辆提供实时路况感知和目标识别能力。
详细描述
自动驾驶汽车通过安装多个高分辨率摄像头和传感器，获取周围环境的三维信息。机器 视觉技术对这些信息进行处理和分析，识别出道路标志、车辆、行人以及其他障碍物， 为自动驾驶系统提供决策依据。这使得车辆能够在复杂的道路环境中实现自主导航和驾
相机
相机的作用
捕捉目标物体的图像。
相机类型
面阵相机、线阵相机、立体相机等。
相机选择要点
根据应用场景选择合适的相机类型和分辨率。
图像采集卡
图像采集卡的作用
将相机捕捉的图像转换为数字信号，便于计算机处理。
图像采集卡性能参数
分辨率、传输速率、接口类型等。
图像采集卡选择要点
根据计算机性能和图像处理要求选择合适的图像采Байду номын сангаас卡。
驶，提高道路安全性和通行效率。
人脸识别案例
总结词
人脸识别技术利用机器视觉实现身份验 证和安全监控，广泛应用于金融、安防 等领域。
VS
详细描述
人脸识别系统通过高分辨率摄像头捕捉人 的面部特征，利用机器视觉算法对图像进 行分析和处理，提取出面部的各种特征点 。这些特征点与数据库中的数据进行比对 ，以实现身份的快速验证。人脸识别技术 广泛应用于金融交易、门禁系统、公共安 全监控等领域，提高安全性和便利性。
机器视觉基础知识
机器视觉基础知识
机器视觉基础知识是指基于人类视觉系统原理和计算机科学技术，通过视觉传感器获取并解析图像信息，实现对图像的理解、分析和处理的一门技术。
机器视觉技术在工业、医疗、安防等领域得到广泛应用，其基础知识包括以下几个方面：
1. 图像采集：机器视觉系统通过摄像机、激光雷达等视觉传感器采集图像信息，获取目标物体的外在特征。
2. 图像预处理：为了提高图像的质量和准确性，需要对采集到的图像进行去噪、滤波、增强等处理。
3. 特征提取：通过图像处理算法，提取目标物体的形状、颜色、纹理等特征，作为后续处理的基础。
4. 目标检测：通过特定的算法，实现对图像中目标物体的自动识别和定位，为后续的分析和决策提供基础。
5. 图像分割：将图像分为不同的区域，为目标的进一步分析和处理提供基础。
6. 物体跟踪：对连续的图像序列中的目标物体进行跟踪，分析其运动轨迹和状态变化。
7. 三维重建：通过多视角的图像信息，实现对目标物体的三维重建，为后续的仿真和虚拟现实应用提供基础。
机器视觉技术的发展和应用，需要深入掌握以上基础知识，结合实际应用场景，灵活运用各种算法和技术手段，不断提升机器视觉系统的性能和应用效果。
机器视觉基础课件
机器视觉的应用领域
工业自动化
医疗诊断
机器视觉在工业自动化领域应用广泛， 如生产线上的零件检测、装配、定位 等，能够提高生产效率和产品质量。
机器视觉在医疗诊断领域的应用包括 医学影像分析、病灶识别等，能够帮 助医生提高诊断的准确性和效率。
智能安防
机器视觉在智能安防领域的应用包括 人脸识别、车牌识别、行为分析等， 能够提高安全监控的准确性和实时性。
系统性能评估
准确性评估
实时性评估
通过对比实际结果与机器视觉系统输出的 结果，评估系统的准确性。
测试系统对实时图像的处理速度，确保满 足实际应用的需求。
鲁棒性评估
可维护性评估
在不同环境条件下测试系统的稳定性，评 估其鲁棒性。
评估系统的可维护性和可扩展性，以便在 未来进行升级或改进。
感谢您的观看
THANKS
机器视觉基础课件
• 图像处理 • 特征提取 • 目标识别
01
机器视觉概述
定义与特点
定义
机器视觉是通过计算机模拟人类的视 觉功能，利用图像处理和模式识别等 技术，实现对图像的自动识别、跟踪 和测量的技术。
特点
机器视觉具有高效、准确、可靠、非 接触性等优点，能够适应各种复杂的 环境和任务，广泛应用于工业自动化、 智能安防、医疗诊断等领域。
系统优化
参数调整 根据实际应用情况，调整相机、镜头的 参数，如曝光时间、增益等，以获取更
好的图像效果。 计算资源优化
合理分配计算资源，如CPU、GPU等， 以提高机器视觉系统的处理效率。
算法优化 针对特定的应用场景，对图像处算 法进行优化，以提高处理速度和准确 性。
网络通信优化 优化网络通信协议和传输方式，确保 图像数据能够实时、稳定地传输。
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机器视觉基础
机器视觉是一种让计算机系统具备解释和理解图像或视频的能力的技术。
它模拟了人类视觉系统的工作方式，通过摄像头或其他传感器捕获图像，并对图像进行处理和分析，从而实现对图像内容的理解和识别。
机器视觉技术已经在各个领域得到广泛应用，包括工业自动化、医疗诊断、安防监控、无人驾驶等。
在机器视觉的基础上，计算机系统可以实现识别和分类图像中的物体、人脸或文字，检测图像中的运动物体，测量物体的尺寸和形状，甚至实现对图像内容的理解和推理。
这些功能的实现离不开图像处理、模式识别、机器学习和人工智能等技术的支持。
图像处理是机器视觉的基础，它包括对图像进行预处理、特征提取和特征匹配等步骤。
预处理是为了提高图像质量，包括去噪、锐化、增强对比度等操作；特征提取是指从图像中提取出具有代表性的特征，如边缘、纹理、颜色等；特征匹配是指将提取出的特征与已知的模式进行对比，从而实现对图像内容的识别和分类。
模式识别是机器视觉的核心技术之一，它是通过对图像中的特征进行分类和识别，从而实现对图像内容的理解。
模式识别包括监督学习和无监督学习两种方式。
监督学习是在已知样本的基础上进行训练，从而建立起分类器或识别器；无监督学习则是在没有标注样本的情况下进行特征聚类和模式识别。
机器学习是机器视觉的另一个重要支撑技术，它是指通过对大量数据进行学习和训练，从而实现对图像内容的自动识别和分类。
机器学习包括监督学习、无监督学习和强化学习等方式。
监督学习是在已知标注数据的基础上进行模型训练，无监督学习则是在没有标注数据的情况下进行模式发现，强化学习则是通过与环境的交互学习来获得最优策略。
人工智能是机器视觉的终极目标，它是指让计算机系统具备类似于人类的智能和思维能力。
人工智能技术包括知识表示、推理推断、自然语言处理等多个方向，通过结合机器视觉技术，可以实现对图像内容的高级理解和智能决策。
总的来说，机器视觉基础是机器视觉技术发展的基石，它包括图像处理、模式识别、机器学习和人工智能等多个方向。
在不断的技术创新和研究努力下，机器视觉技术将会在未来得到更广泛的应用，并为人类社会带来更多的便利和进步。