2018光电成像器件原理与应用-光电成像应用举例-机器视觉测量
光电成像技术的研究与应用
光电成像技术的研究与应用一、引言光电成像技术是现代科学技术中极具前景和广泛应用的一种技术。
它可以将光信号转化为电信号，使得我们可以在电子设备上直接对照片、视频等进行数字处理和分析。
从极小的图像到广泛的遥感应用，都需要光电成像技术的支持。
本文将介绍光电成像技术的研究和应用。
二、光电成像技术的分类光电成像技术包括红外成像技术、夜视成像技术、超声成像技术、激光成像技术等多种类型。
1. 红外成像技术红外成像技术是将远红外、中红外、近红外等光谱区域的热辐射能转化成彩色电子图像、视频或其他视觉信息的过程。
这种技术广泛应用于医疗、运输、安全、战术和工业等领域。
红外成像技术可分为主动与被动两种。
主动红外成像利用传感器内嵌的激光器，主动探测和照射目标，通过反射、散射等反应来获取图像。
被动红外成像则利用目标本身所发出的红外辐射来获取图像。
2. 夜视成像技术夜视成像技术也可以称为低光成像技术，是对光弱状况下的光线进行捕捉和放大，使其达到肉眼可见。
常见的夜视成像设备包括红外线（IR）成像、微光成像和热成像三种技术。
光弱成像技术回避了传统照明方法在夜间暴露我们的位置，保障了夜间暗处的监控安全。
3. 超声成像技术超声成像技术是利用人体组织对声波的反射和吸收的转换，获取有用的信息的技术。
医学领域是超声成像技术的主要应用领域。
除了医学，超声成像还被广泛应用于工程、军事、地质勘探等领域中。
4. 激光成像技术激光成像技术是指通过氢氦激光束向外辐射物体，使物体自然发出大量散射光进行成像技术，这种技术又称为散弹成像技术。
激光成像技术应用更为现代化，构建高效、智能的自动驾驶汽车、无人机、无人机等。
三、光电成像技术的应用它不仅逐渐成为了军事领域的主流技术，也逐渐广泛应用于医学、科学研究、文化遗产保护、工业制造、智能交通、航空航天、环境监测和农业等行业。
1. 光电成像技术在医学上的应用随着医学技术的不断发展，现代医学在各种手术和治疗过程中广泛应用光电成像技术。
光电技术在视觉检测中的应用与研究
光电技术在视觉检测中的应用与研究光电技术是一种应用光学和电子技术相结合的技术，它借助光线的传播和感应特性，实现对物体的检测、测量和识别等功能。
在近年来的科技发展中，光电技术在各个领域都取得了重要的应用和研究成果。
其中，光电技术在视觉检测中的应用备受关注，对于提升产品质量和生产效率起到了重要的作用。
视觉检测是一种通过摄像头或光电传感器等设备获取图像信号，进而对物体特征进行分析和识别的技术。
光电技术在视觉检测中的应用主要通过光学传感器和图像处理技术实现。
光学传感器能够将光信号转化为电信号，而图像处理技术则能够对获取到的图像进行分析、处理和识别。
光电技术在视觉检测中的应用主要包括以下几个方面：首先，光电技术在自动化生产过程中的应用。
现代工业生产中，自动化生产已经成为常态，而视觉检测在自动化生产线上起到了至关重要的作用。
通过光电技术可以对产品进行外观质量检测，比如检测产品表面是否有瑕疵、是否有脱落等问题，从而保证产品质量。
此外，光电技术还可以进行尺寸测量、形状分析等，对产品进行合格性判定。
其次，光电技术在机器人视觉中的应用。
随着机器人技术的不断发展，机器人的视觉能力越来越受到关注。
光电技术在机器人视觉中的应用非常广泛。
通过激光雷达、红外线传感器等光电装置，机器人可以感知周围环境，实现环境检测、目标识别和路径规划等功能。
光电技术能够提供准确的距离测量和图像信息，为机器人的决策和执行提供重要的支持。
再次，光电技术在医学影像中的应用。
医学影像诊断是现代医学中非常重要的一部分，而光电技术在医学影像中的应用则大大提升了医学影像的准确性和可靠性。
通过光电技术，医学影像设备可以获得高分辨率的图像，如CT、MRI等设备，对疾病的诊断和治疗起到了重要的作用。
此外，光电技术还可以在手术过程中进行引导和辅助，提高手术的安全性和成功率。
最后，光电技术在安防监控中的应用。
随着社会的发展和安全意识的提高，安防监控设备的需求日益增加。
光电成像研究报告
光电成像研究报告1. 引言光电成像是一种利用光电子技术将光信号转化为电信号的技术，广泛应用于摄像、人工视觉、无人驾驶等领域。
本文将对光电成像技术相关的研究进行综述和分析。
2. 光电成像的原理光电成像的原理是基于光电效应和光电转换的基本原理。
光电效应是指光子与物质相互作用，使得物质中的电子被激发或者释放出来的现象。
光电转换是指将光信号转化为电信号的过程，一般通过光电二极管、CCD（电荷耦合器件）等器件来实现。
3. 光电成像技术的分类根据使用的器件和原理，光电成像技术可以分为以下几类：3.1 光电二极管成像光电二极管成像是最简单且应用最广泛的光电成像技术。
它使用光电二极管作为光电转换器件，将光信号转化为电信号。
光电二极管成像在安全监控、光电探测等领域有着重要的应用。
3.2 CCD成像CCD（电荷耦合器件）是一种高灵敏度、高分辨率的光电转换器件。
CCD成像技术可以将光信号转化为电荷信号，再进行放大和转换为数字信号。
CCD成像广泛应用于数码相机、摄像机等领域。
3.3 CMOS成像CMOS（互补金属氧化物半导体）成像是一种低功耗、集成度高、成本低的光电转换技术。
CMOS成像技术在移动设备、无人机等领域得到了广泛应用。
4. 光电成像技术的研究进展光电成像技术在过去几十年取得了重要的研究成果和进展。
以下是一些研究方向的概述：4.1 高分辨率成像随着摄影技术和计算机图像处理技术的发展，人们对高分辨率成像的需求越来越高。
研究人员致力于开发具有更高像素密度和更高清晰度的光电成像器件，以满足不同领域的需求。
4.2 低噪声成像噪声对图像质量的影响是不可忽视的。
研究人员通过改进传感器结构、提高信号处理算法等方式，努力降低噪声水平，以提高成像质量和信噪比。
4.3 多光谱成像多光谱成像技术可以获取物体不同波段的图像信息，有助于分析和识别目标物体的特性。
研究人员致力于开发更多种类和更精确的多光谱成像技术，以应对复杂环境中的识别和监测需求。
光电器件的原理与应用
光电器件的原理与应用光电器件是用于将光信号转化为电信号或者反过来将电信号转化为光信号的设备。
它们已经在日常生活中得到了广泛的应用。
例如，我们使用的银行卡和信用卡中的金属芯片，电视遥控器中的红外线发射器，以及计算机显示器中的LED等都是光电器件。
本文将对一些典型的光电器件进行介绍，包括其原理和应用。
1. 光电二极管光电二极管（photodiode）是一种光电器件，它可以将光信号转化为电信号。
光电二极管是一种半导体器件，它的基本结构和普通二极管相似。
当光照射到光电二极管的PN结上时，它的能量被吸收并转化为电子能量。
这些电子将被加速，并产生电流。
光电二极管的应用非常广泛。
它们可以用于光学通信、机器视觉、扫描仪、光探测器和测量仪器等领域。
光电二极管还可以作为光传感器使用，例如，用于测量发光二极管发出的光线，并将其转化为与光亮度成比例的电信号。
2. 光电晶体管光电晶体管（phototransistor）是一种光电器件，它可以将光信号转化为电信号。
光电晶体管是一种三极管器件，它的结构和普通晶体管相似。
在光照射下，光电晶体管的PN结上就产生少量电流，这个电流可以控制晶体管的放大器部分。
与光电二极管相比，光电晶体管可以提供更高的放大系数。
它们通常用于光学通信中的接收端，以及用于音频放大器和低频线性放大器等。
3. 发光二极管发光二极管（light-emitting diode，LED）是一种半导体器件，它可以将电信号转化为光信号。
LED是被激活的半导体。
当电流通过晶体管时，它会释放光线。
由于LED几乎不会产生热量，所以它们被广泛应用于照明行业。
它们可以是大功率的，例如用于户外照明，或者是小功率的，例如用于小型手持设备。
LED还可以用于显示器和室内装饰方案等。
4. 激光二极管激光二极管（laser diode）是一种半导体器件，它可以将电信号转化为光信号。
激光二极管中的电流通过半导体结构时，就会产生高度集中的激光束。
光电成像系统课件
光电成像系统的小型化与集成化
总结词
光电成像系统的小型化与集成化是当前 的重要趋势，它们能够提高系统的便携 性和集成度，满足各种应用需求。
VS
详细描述
随着微电子技术和微纳加工工艺的不断发 展，光电成像系统的小型化与集成化已经 成为现实。通过将多个光电探测器、信号 处理电路和存储器等集成在一个芯片上， 可以实现小型化和集成化的光电成像系统 。这种系统具有更高的便携性和集成度， 可以广泛应用于医疗、安防、通信等领域 。
CHAPTER
05
光电成像系统的发展趋势与挑 战
新型光电材料与器件的研发
总结词
新型光电材料与器件的研发是光电成像系统发展的关键，它们能够提高系统的性能和效 率，为未来的光电成像系统提供更多可能性。
详细描述
随着科技的不断发展，新型光电材料与器件的研发已经成为光电成像系统的重要发展趋 势。这些新型材料和器件能够提高光电成像系统的响应速度、灵敏度和稳定性，从而提 升成像质量。例如，近年来发展迅速的钙钛矿材料和二维材料，在光电转换和光电器件
CHAPTER
06
光电成像系统的实际应用案例
医疗诊断中的光电成像系统
总结词
光电成像系统在医疗诊断中发挥着重要作 用，能够提供高分辨率、高对比度的图像
，帮助医生准确诊断病情。
内窥镜系统
通过将内窥镜与光电成像系统相结合，医 生可以在不开刀的情况下观察患者体内情
况，提高诊断的准确性和安全性。
光学显微镜
科研领域中的光电成像系统
总结词
光电成像系统在科研领域中 具有广泛的应用，能够提供 高精度、高灵敏度的图像， 促进科学研究的深入发展。
光电仪器的原理和应用有哪些
光电仪器的原理和应用1. 光电仪器的原理光电仪器是利用光电效应进行测量和控制的设备。
光电效应是指光与物质相互作用后产生的电子运动现象。
光电仪器的原理主要包括以下几个方面：•光电元件：光电仪器中的关键部件是光电元件，常见的光电元件包括光电二极管、光电三极管和光电二极管阵列等。
这些元件能够将光信号转化为电信号或者将电信号转化为光信号。
•光电效应：光电仪器的工作原理基于光电效应。
光电效应是指材料受到光照后，光子与材料内的电子发生相互作用，使电子从材料中解离，并形成电子流。
光电效应与光的波粒二象性密切相关，可以用波动理论和粒子理论解释。
•光源和检测器：光电仪器需要光源来提供光信号，通常采用激光、LED或者光纤光源等。
同时，光电仪器需要检测器来接收和测量光信号，常见的检测器包括光电二极管和光电三极管等。
•信号处理：光电仪器测量到的光信号需要进行信号处理，常见的信号处理方法包括放大、滤波和数字化等。
信号处理可以提高测量的准确性和稳定性。
2. 光电仪器的应用光电仪器广泛应用于科学研究、工业生产和生活中的各个领域。
以下列举了一些光电仪器的应用场景：•光电传感器：光电传感器通过测量光信号的强度或者频率来感知目标物体的存在或特征。
光电传感器在自动化控制系统中广泛应用，如光电开关、光电编码器和光电测距传感器等。
•光谱仪：光谱仪是一种用于分析光信号的仪器，可以测量光的强度、波长和频率等参数。
光谱仪广泛应用于化学、生物学、物理学和天文学等领域，用于分析物质的成分和性质。
•光学显微镜：光学显微镜利用光学系统和光电元件，将被观察样本的显微图像放大和显示。
光学显微镜广泛应用于生物学、医学和材料科学等领域，用于观察细胞、组织和材料的微观结构。
•光电测量仪器：光电测量仪器用于测量光的强度、波长和频率等参数。
常见的光电测量仪器包括光功率计、光谱辐射计和光电流计等。
这些仪器广泛应用于光通信、光伏和光学材料等领域。
•光电医疗设备：光电医疗设备利用光电仪器的原理和技术，用于医疗诊断和治疗。
光电成像原理的应用
光电成像原理的应用1. 光电成像原理简介光电成像是利用光电传感器将光信号转换为电信号的技术，它是现代图像采集和显示技术的基础。
光电成像的原理可以简单概括为光照射到物体上，物体反射或透过的光进入光电传感器，光电传感器将光信号转换为电信号并进行处理与传输。
光电成像原理的应用涉及到多个领域，下面将介绍光电成像在医学、安防、航空航天和军事等方面的具体应用。
2. 光电成像在医学中的应用•医学成像：光电成像技术在医学影像学中起到了重要的作用。
例如X 光成像、CT扫描和MRI等都使用了光电传感器来采集人体内部的结构和病变情况。
•光学显微镜：光电成像技术可以用于光学显微镜，通过将被观察的样本置于光源下，并使用光电传感器拍摄样本反射的光信号，从而实现对样本的放大观察和分析。
•内窥镜：光电成像技术可以应用于内窥镜，实现对人体内部器官的显像，便于医生进行病变的观察和诊断。
3. 光电成像在安防中的应用•摄像头：光电成像技术在安防监控领域中被广泛应用。
摄像头通过光电传感器和图像处理算法，实时监控并记录监控区域的画面，用于安防监控和犯罪侦查。
•红外成像：光电成像技术可以将红外辐射转换成电信号，并通过图像处理算法生成红外图像。
这种技术在黑夜或低能见度环境下，能够有效识别目标并用于安防监控。
•人脸识别：光电成像技术通过摄像头采集人脸图像，并使用图像处理算法进行人脸识别，应用于安防门禁系统和人脸支付等领域。
4. 光电成像在航空航天中的应用•空间观测：光电成像技术在航空航天领域中被广泛应用于空间观测。
通过光电传感器拍摄和记录太空中的天体图像和光谱信息，研究宇宙的起源、发展和结构。
•卫星遥感：光电成像技术在卫星遥感中起到了重要的作用。
卫星通过光电传感器采集地球表面的图像，并进行图像处理与解译，为农业、资源调查、环境监测等领域提供数据支持。
•导航系统：光电成像技术可以用于航空航天导航系统中的目标识别和跟踪，提供准确的导航和定位信息。
5. 光电成像在军事中的应用•热成像：光电成像技术可以将目标发出的红外辐射转换为电信号，并生成热红外图像。
现代光电成像技术及应用
现代光电成像技术及应用
现代光电成像技术是指利用光电器件，如光电传感器、图像传感器等，将物体反射、发射或传输的光信息转化为电信号，再经过信号处理和图像重建等步骤，实现对目标物体的成像和观测的技术。
随着科技的不断发展，光电成像技术得到了广泛的应用。
以下是几个主要的应用领域：
1. 医学影像：光电成像技术在医学中有着广泛应用，如X射线、CT、磁共振成像等。
这些技术可以帮助医生诊断和治疗各种疾病，同时也具有非侵入性和无辐射的优点。
2. 安防监控：光电成像技术在安防领域有着广泛的应用。
例如，红外热像仪可以通过探测物体发出的红外辐射来实现在夜间的监控；摄像机可以实时捕捉视频图像，提供可靠的监控和录像功能。
3. 无人驾驶：光电成像技术在无人驾驶领域起着核心作用。
通过激光雷达、摄像机等传感器对道路、交通标志和其他车辆等进行实时感知和识别，以决定行驶路径和避免碰撞。
4. 航空航天：光电成像技术在航空航天领域具有重要的应用。
例如，遥感卫星使用光电传感器和相机，可以通过拍摄地球表面的图像来监测和研究地球的自然
环境、资源和气候等变化。
5. 工业检测：光电成像技术在工业领域有着广泛的应用。
例如，红外热像仪可以用于检测设备的温度异常，以及监测电路板的故障或热损坏；高速相机可以用于检测物体的形状、尺寸和表面缺陷等。
总之，现代光电成像技术已经成为各个领域中不可或缺的关键技术。
它不仅提供了丰富的图像信息，还对人类的生活和工作产生了巨大的影响。
随着科技的不断进步，光电成像技术的应用领域还会不断扩大，并为人类带来更加便利和高效的生活方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机器视觉测量
13
微小构件表面形貌测量
2-2 照明方式的研究
利用各种不同性能和结构的光源以及物体和背景对光的反射和传送特性，可以设计 出不同的照明方案。照明按照射方式分为背向照明和前向照明两类：背向照明是被 测物放在光源和相机之间，它的优点是能获得高对比度的图像；前向照明是光源和 相机位于被测物的同侧，这种方式便于安装。每类按照物体的反射特性及光源与摄 像机的位置关系又可分为几种方式。常用的照明方式：
2018/11/8
机器视觉测量
20
微小构件表面形貌测量
2-3 系统光源的设计
对视觉检测系统常用的光源及照明方式做了多种尝试，通过对工件表面光反射特性的分 析，设计了适于喷油器底座这种强反射金属表面工件尺寸检测的均匀散射的背光光源。 1.圆台形均匀散射光源前向照明 圆台形均匀散射光源结构如图 所示，5 圈经过严格挑选的性能一致的LED 灯紧密排 列在圆台形电路板上，发出的光经过磨砂玻璃透射，在一定范围内可近似作为均匀 散射光对待，通过控制 LED 的电流可调节发光强 在挑选发光二极管时，选择两种发光角度不 同的LED。一种是发光角度较大、发光强度较 小的红色 LED，得到的光源发光均匀。在这 种光源下采集的图像对比度很差、无法分辨 测量边缘。换用发光角度小、发光强度较大 的二极管，得到的光源扩散角，强度较大。 调节光源强度从弱到强时依次采集的图像如 图所示。
机器视觉测量
26
微小构件表面形貌测量
2018/11/8
机器视觉测量
27
微小构件表面形貌测量
2018/11/8
机器视觉测量
28
微小构件表面形貌测量
从图像的对比中，可以看出，Robert 算子提取的图像边缘简单、但是噪 声敏感，适用于边缘明显而且噪声较少的场合；Sobel 和 Prewitt 这两 种算子提取的边缘会出现不连续的情况；Kirsch 和 LoG 算子提取的边缘 线较粗且放大了噪声。相比之下，腐蚀算法提取的边缘连续、边缘宽度为 单像素，很好的保留了边缘的细节。对这几种边缘提取算法的运行时间进 行了测试，得到的结果如表 所示。表中数据说明，基于数学形态学的腐 蚀边缘提取算法速度较快。 边缘提取算法运行时间表（ms）
2018/11/8
圆台形均匀散射光源
机器视觉测量
21
微小构件表面形貌测量
均匀散射前向照明 从图中可以看出，在这种光源下获得的图像边缘分辨比较困难，图像处理 算法难度较大，测量精度很差。 机器视觉测量 2018/11/8
22
微小构件表面形貌测量
2.均匀散射光背向照明 采用均匀散射光背向照明的方式如图所示，得到图（b）所示的图像，图形简单， 对比度高，经光路分析知，图中外面亮的一圈为工件口处的倒角圈，亮圈的内径即 为需要测量的边缘。
3-3 图像预处理
当图像输入到计算机的时候，由于输入转换器件及周围环境的影响等，使图像上 含有各种各样的噪声和失真。反映在图像上，噪声使原本均匀和连续变化的灰度 突然变大或减小，形成一些虚假的边缘和轮廓，这对于高精度的测量是十分不利 的。图像预处理的任务就是抑制噪声、增强细节，为后续特征提取、计算分析等 处理提供一幅高信噪比的优质图像。图像预处理在工程上包括图像增强、图像几 何校正、图像复原处理，在本系统中只用到图像增强处理，即图像滤波 。 机器视觉测量 2018/11/8 25
微小构件表面形貌测量
3-4 喷油器底座图像的边缘提取算法
针对本系统图像简单、对比度高、系统要求图像处理速度快的特点，对采集的 图像首先进行阈值变换生成二值图像，并对二值图像应采用数学形态学的边缘 提取算法，并在此基础上，提出了基于方向链码的边缘跟踪方法，实现了边缘 的准确快速的提取。
待处理图像
2018/11/8
(a)
2018/11/8
沐浴方式（高角度）
(b) 低角度光 机器视觉测量
(c)
同轴方式
14
微小构件表面形貌测量
(d)
低角度方式扩散光
(e)
直射背向照明
(f)
散射背向照明
2018/11/8
明阈照明
机器视觉测量
暗阈照明
15
微小构件表面形貌测量
2-2 照明技术在测量中的应用
1. 前向照明与背向照明的影响 在检测缝宽的系统中，分别使用前向照明和背向照明得到如图所示的图像。从图中 可以看出，在前向照明下，光由被测物表面反射后在摄像机里成像，光强不同， 成像的灰度不同，成像的对比度也会发生变化；而在背向照明下，被测物不透 光的部分成像为黑色，在缝隙处光线直接透过成像为白色，得到“黑白分明” 的测量图像，因此可以很清晰地得到被测物的边缘轮廓。所以在多数物体轮廓 检测中多使用背向照明方式。
微小构件表面形貌测量
在需要突出不同边缘时，使用不同颜色的光源照明会得到不同的效果。这是由于 照射的波长不同，被测物的分光反射率、分光透射率等也会不同。如图所示，中 心部涂有银色涂层的铜框架在红色光的照明下，周围的铜和中心的银都以相同程 度的反射率成像，得到清晰的框架边缘；而在蓝色光的照明下，利用物体分光反 射率之差取得浓淡差的效果，可清晰地分辨出涂层。
2018/11/8
（a）强度较弱
机器视觉测量
（ b）
19
微小构件表面形貌测量
5. 照明角度对图像的影响 为检测光盘表面印字图像，当采用低角度散射光照明时，可以清晰 地看清光盘表面的字。
（a）高角度直射光
（b）低角度散射光
照明角度对图像的影响 综上所述，当选择好的照明方式时，可以给测量图像带来好的效果，减小了后续 图像处理算法的难度，提高了测量精度
2-2光源的照射方式
控制和调节照射到物体上的入射光的方向是视觉系统照明设计的基础。它取决 于光源的类型和相对于物体放置的位置。一般来说有两种最基本的方式：直射 光和散射光，直射光是指入射光基本上来自一个方向，射角小，它能投射出被 照射物体的阴影，会有光点；散射光是指入射光来自多个方向，甚至所有方向， 它不会投射出明显的阴影，光斑均匀。
背向照明
2018/11/8
机器视觉测量
23
微小构件表面形貌测量
3-1图像处理算法研究
视觉精密测量系统一般采用如下步骤进行处理：将被测工件放置于工作平台， 利用自动聚焦函数和移动机构使工件被测参数表面处于物面位置；采集图像进 行预处理、阈值分割等；进行像素级边缘检测，获取像素级边缘、边缘法线方 向；对像素级边缘进行亚像素定位，获取准确的边缘位置；利用视觉系统的标 定参数将边缘点转换到物面坐标系，并进行畸变校正；最后根据边缘点来拟合 被测工件的被测参数。
2018/11/8
软件算法流程 机器视觉测量24微小构件表面形貌测量
3-2 图像噪声类型
1.摄像机产生的噪声 (1) 散粒噪声 (2) 暗电流噪声 (3) 光响应非均匀性噪声 (4) 读出噪声 (5) 杂波噪声 2. 视频图像采集的像素抖动 (1) 行同步相位误差 (2) 频率误差 (3) 像素抖动
照明方式的影响
2018/11/8
机器视觉测量
16
微小构件表面形貌测量
2. 不同颜色照明的影响 不同颜色的瓶盖在不同颜色的光源照明下得到的图像，从图片中 可以看出，用白光采集出来的图片，瓶盖上的图案都能完整的保留下来；用红光 采集的图片中丢失了红色的信息。
（a）不同颜色瓶盖
（b）白光
（c）红光
因此得出结论： a) 在被测物颜色比较复杂的情况下，如果要保证所有颜色都不丢失，则应该选 择白色光源。 b) 如果要在颜色比较复杂的情况下，需要滤掉某颜色，则只要用要滤掉颜色的 光源即可。 机器视觉测量 2018/11/8 17
光电成像器件原理与应用
哈尔滨工程大学
理学院
光电成像器件原理与应用
(十) 光电成像应用举例-机器视觉测量
2018/11/8
机器视觉测量
2
微小构件表面形貌测量
1-2喷油器底座的视觉测量方案
目前的测量的主要方式有： (1) 采用三坐标测量机。主要特点是：接触式直接测量，精度高，受测头限制，效 率低，不能在线自动测量；价格昂贵，性价比不高。 (2) 采用万能工具显微镜。其特点是：非接触测量，精度高，抗干扰、稳定性好， 但读数慢且测量过程繁琐；不能在线自动测量。 (3) 利用人工测量方式：如卡尺、千分尺等。人工测量存在很多的局限性和缺点： 检测效率低，精度差；检测数量有限，检测人员容易疲劳以致发生漏检和误判现象； 为了提高检测速度，就不得不靠增加检测分选人员的数量，进而生产成本大幅度提高。 本系统以工件内壁口处与倒角的连接边缘在图像上的投影作为被测边缘，基于视觉精 密测量技术，建立了工件的自动化视觉检测系统，实现了工件内孔的自动化检测，满 足产品精密测量的要求，可以根据测量尺寸对工件进行自动分类，并按类装配，减少 废品量，提高了测量的精度和速度。
2018/11/8
机器视觉测量
11
微小构件表面形貌测量
光源的照射方式
2-2物体的光反射与传送特性
照明除了增加图像对比度和亮度之外，另一个重要目的是尽可能加大被测物体和 背景之间的差距，利用物体和背景对入射光的反射特性的差异来强化这种差距， 是照明技术设计的重要思想。 1. 反射特性 物体反射入射光有镜面反射和漫反射两种不同的反射特性。
2018/11/8
机器视觉测量 平面网格靶标及特征点选取
30
微小构件表面形貌测量
选取特征点应该遵循坐标容易提取、稳定的点。本系统中选用两条垂直相交的透光直
线交点的中心作为特征点，这样可以充分利用靶标件的边缘点参与拟合，提高特征点
的稳定性。由于摄像机镜头的像差、畸变等的影响会使图像边缘区域的成像质量较差， 会增加边缘特征点提取误差，所以去除掉边缘的点，选择中间 8 条相互垂直的透光 线的交点中心 7×7 个点作为标定需要的靶标特征点。 1.特征点在靶标平面内的实际坐标 以选用的第一个特征点为中心，以靶标的水平线和垂直线为坐标轴，建立靶标坐标系。 因为靶标的加工精度很高为±0.5μm，因此可以用靶标的设计尺寸来计算特征点的实 际坐标。 2.特征点在图像坐标系中的像素坐标 特征点坐标的获取如图 所示，首先拟合特征点 周围的 4 个完整的不透光方块的边缘直线段 1～8 的直线方程，再求出两相交直线