机器视觉系统概念是什么
机器人视觉系统介绍
机器人视觉（Robot Vision）简介机器视觉系统的组成机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能，也就是用计算机来实现对客观的三维世界的识别。
按现在的理解，人类视觉系统的感受部分是视网膜，它是一个三维采样系统。
三维物体的可见部分投影到网膜上，人们按照投影到视网膜上的二维的像来对该物体进行三维理解。
所谓三维理解是指对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的距离、质地和运动特征（方向和速度）等的理解。
机器视觉系统的输入装置可以是摄像机、转鼓等，它们都把三维的影像作为输入源，即输入计算机的就是三维管观世界的二维投影。
如果把三维客观世界到二维投影像看作是一种正变换的话，则机器视觉系统所要做的是从这种二维投影图像到三维客观世界的逆变换，也就是根据这种二维投影图像去重建三维的客观世界。
机器视觉系统主要由三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。
将近80%的工业视觉系统主要用在检测方面，包括用于提高生产效率、控制生产过程中的产品质量、采集产品数据等。
产品的分类和选择也集成于检测功能中。
下面通过一个用于生产线上的单摄像机视觉系统，说明系统的组成及功能。
视觉系统检测生产线上的产品，决定产品是否符合质量要求，并根据结果，产生相应的信号输入上位机。
图像获取设备包括光源、摄像机等；图像处理设备包括相应的软件和硬件系统；输出设备是与制造过程相连的有关系统，包括过程控制器和报警装置等。
数据传输到计算机，进行分析和产品控制，若发现不合格品，则报警器告警，并将其排除出生产线。
机器视觉的结果是CAQ系统的质量信息来源，也可以和CIMS其它系统集成。
图像的获取图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据，它主要由三部分组成：＊照明＊图像聚焦形成＊图像确定和形成摄像机输出信号1、照明照明和影响机器视觉系统输入的重要因素，因为它直接影响输入数据的质量和至少3 0%的应用效果。
由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。
机器视觉系统
实用案例分析
5、检测牙膏管口边缘毛刺： A、对物件进行旋转位置识别 B、检测管口是否有毛刺或其他障碍物 C、通过异步触发器对图像进行整体评估
实用案例分析
6、颜料盒生产时的粘贴物监控： A、安放颜料块前，监控颜料盒每一格中注入的胶水量
实用案例分析
7、检验传动轴是否正确安装，并且编码一致： A、自动检测编码存在与否，以及封口和卡子的位置
机器视觉系统概述
机器视觉的工作原理
机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标标转换成图像信号， 传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变 成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特 征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出 结果，包括尺寸、角度、个数、合格 / 不合格、有 / 无等，实现自动 识别功能。
机器视觉系统概述
人类视觉
适应性 智能 彩色识别能 力 灰度分辨力 空间分辨力 适应性强，可在复杂及变化的环境中识别目 标 具有高级智能，可运用逻辑分析及推理能力 识别变化的目标，并能总结规律 对色彩的分辨能力强，但容易受人的心理影 响，不能量化 差，一般只能分辨64个灰度级 分辨率较差，不能观看微小的目标
机器视觉系统概述
§ 什么是视觉系统 § 工作原理 § 系统构成 § 系统特点 § 机器视觉发展史 § 特点&为什么要使用机器视觉&人机对比 § 硬件分类 § 主要行业应用&实际案例
§ 机器视觉主要功能
§ 机器视觉优势
机器视觉系统概述
什么是机器视觉系统
机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像获取装置，分 CMOS 和CCD 两种）将被获取目标转换成图像信号，传送给专 用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变 成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标 的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
机器视觉定义、发展概况、构造及应用等系统认识
机器视觉定义、发展概况、构造及应用等系统认识一、机器视觉机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
二、发展概况如今，中国正成为世界机器视觉发展最活跃的地区之一，应用范围涵盖了工业、农业、医药、军事、航天、气象、天文、公安、交通、安全、科研等国民经济的各个行业。
其重要原因是中国已经成为全球制造业的加工中心，高要求的零部件加工及其相应的先进生产线，使许多具有国际先进水平的机器视觉系统和应用经验也进入了中国。
经历过长期的蛰伏，2010年中国机器视觉市场迎来了爆发式增长。
《中国机器视觉产业发展前景与投资预测分析报告》数据显示当年，中国机器视觉市场规模达到8.3亿元，同比增长48.2%，其中智能相机、软件、光源和板卡的增长幅度都达到了50%，工业相机和镜头也保持了40%以上的增幅，皆为2007年以来的最高水平。
2011年，中国机器视觉市场步入后增长调整期。
相较2010年的高速增长，虽然增长率有所下降，但仍保持很高的水平。
2011年中国机器视觉市场规模为10.8亿元，同比增长30.1%，增速同比2010年下降18.1个百分点，其中智能相机、工业相机、软件和板卡都保持了不低于30%的增速，光源也达到了28.6%的增长幅度，增幅远高于中国整体自动化市场的增长速度。
电子制造行业仍然是拉动需求高速增长的主要因素。
2011年机器视觉产品电子制造行业的市场规模为5.0亿人民币，增长35.1%。
市份额达到了46.3%。
电子制造、汽车、制药和包装机械占据了近70%的机器视觉市场份额。
三、基本构造一个典型的工业机器视觉系统包括：光源、镜头、相机（包括CCD相机和COMS相机）、图像处理单元（或图像捕获卡）、图像处理软件、监视器、通讯/ 输入输出单元等。
机器视觉系统详述
右图中，绿色背景 采用红色光源提高 对比度 （灰阶图像）
光源
代码 R G B V W IR UV
颜色 红 绿 蓝 紫 白 红外 紫外
波长（nm） 625(600~720) 517(510~530) 465(430~480) 400 色温：5500k
应用 背景为黑色的透明软板孔位定位、绿色线路 板检测、透光膜厚度测量等。 红色背景产品检测、银色背景产品检测等。
• 特殊要求，需要用到红外或紫外相机情况
镜头--如何选择镜头
•
定焦与变焦 变焦镜头
工作距离不变的情况下获得不同的放大倍率
镜头--如何选择镜头
•
远心镜头与标准工业镜头
远心镜头
• 精密测量系统
CCTV镜头
• 一般工业测量、缺陷检测，对物体成像的放大倍率没有严格要求
远心镜头
CCTV镜头
镜头--如何选择镜头
目录
1 2
机器视觉系统构成 成像系统核心器件选型方法
3 4
5
机器视觉系统设计步骤 应用案例
飞行捕捉和相机丢帧解决办法
机器视觉系统构成
机 器 （Machine)
1、机器视觉系统介绍
+
视 觉 （Vision)
机械
运动
控制
视(硬件)
觉(软件)
机器视觉是一个系统的概念，运 用现代先进的控制技术、计算机 技术及传感技术，表现为光机电 的结合。
镜头
镜头畸变
畸变是镜头放大倍率随着视场变化而变化的现象。
测量应用，畸变越小越好
畸变可以通过软件进行校正
镜头
镜头景深
对于理想的光学系统，像平面对应一个理想物平面。实际光学
系统，能清晰成像的最远物面到理想物平面的距离称为远景深 度，能清晰成像的最近物面到对准平面的距离称为近景深度， 远景深度和近景深度的和就是光学系统的景深。
【机器视觉培训】机器视觉系统概论
机器视觉系统概论一、机器视觉系统构成1.机器视觉的概念机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS 和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
美国制造工程师协会（SME Society of Manufacturing Engineers）机器视觉分会和美国机器人工业协会（RIA Robotic Industries Association）的自动化视觉分会对机器视觉下的定义为：“机器视觉是通过光学的装置和非接触的传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像，以获得所需信息或用于控制机器人运动的装置”。
在现代工业自动化生产中，涉及到各种各样的检验、生产监视及零件识别应用，例如零配件批量加工的尺寸检查，自动装配的完整性检查，电子装配线的元件自动定位，IC上的字符识别等。
通常人眼无法连续、稳定地完成这些带有高度重复性和智能性的工作，其它物理量传感器也难有用武之地。
由此人们开始考虑利用光电成像系统采集被控目标的图像，而后经计算机或专用的图像处理模块进行数字化处理，根据图像的像素分布、亮度和颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。
这样，就把计算机的快速性、可重复性，与人眼视觉的高度智能化和抽象能力相结合，由此产生了机器视觉的概念。
1机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。
在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来代替人工视觉;同时在大批量工业生产过程中，用于人工视觉检查产品质量的效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。
而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。
正是由于机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。
机器视觉系统概述
数字图像
应用
智能摄像机
光源 镜头
机器视觉软件
FG I/O
模拟图像数据 被测物体 CCD/CMOS图像传感器
图像 内存中
结果 孔 半径
1 2 3 3.147 mm 3.052 mm 2.785 mm
数字图像
应用
机器视觉系统中部件包括：
◦ 光源、工业摄像机、图像采集卡、镜头、图像处理设备等。
由于CMOS可直接访问单个像素， 因此在AOI非常小的情况下，CMOS 与CCD相比，帧率上有较大的优势。
CMOS Sensor甚至可以将A/D转换集成 到每个像素中去，在不使用AOI时帧率 上也有优势
CCD 优 1.图像质量高 2.灵敏度高 3.对比度高
CMOS
劣
1.体积小 2.片上数字化 3.很多片上处理功能 4.低功耗 5.没有Blooming现象 6.直接访问单个像素 7.高动态范围（120dB） 8.帧率可以更高 1.Blooming 1.一致性较差 2.不能直接访问每个像素 2.光灵敏度差 3.没有片上处理功能 3.噪声大
CCD
CMOS
串行处理
线性度好
并行处理，可直接访问单 像素 高动态范围 存在固定模式噪声
功耗较低 高集成度，芯片上集成了 很多功能
低噪声
功耗一般 集成度较低
Interlaced Scan
Progressive Scan
Rolling Shutter
Global Shutter
1.Bayer 2.3CCD 3.3Lines 4. …………
机器视觉市场包括:
◦ 部件生产商 ◦ 代理商 ◦ 系统集成商
照明光源
高频荧光灯
卤 素 灯
机器视觉系统概述课件
REPORTING
图像采集技术
分辨率与清晰度
高分辨率和清晰的图像是机器视觉的基础，决定 了识别和判断的准确性。
动态范围
捕捉不同光照条件下的图像，使机器视觉系统能 够处理真实场景中的各种挑战。
颜色再现性
确保系统能够准确识别和区分颜色，这对于许多 应用至关重要。
图像处理算法
滤波与降噪
去除图像中的噪声，提高后续处理的准确性。
3D视觉技术
1 2
立体视觉
通过分析两幅或多幅图像的差异，重构物体的 三维结构。
结构光
通过投射已知的光模式到物体上，再分析反射 的光线，计算物体的形状和距离。
3
光编码与时间测量
利用特殊的光编码技术和高精度的时间测量， 实现高精度的3D重建。
2023
PART 04
机器视觉系统的实施步骤
REPORTING
边缘检测与特征提取
从图像中识别关键特征，帮助系统理解和区分不同 的物体。
图像分割
将图像划分为有意义的部分，以便于分析和识别。
深度学习在机器视觉中的应用
对象识别
利用深度学习模型（如CNN）识别图像中的物 体。
目标跟踪
实时跟踪视频流中的对象，用于监控、人机交互 等应用。
场景理解
通过深度学习分析图像，理解场景的三维结构和 语义信息。
2023
PART 02
机器视觉系统的组成
REPORTING
图像获取
相机选择
根据应用需求选择合适的相机类 型，如面阵相机、线扫描相机等
。
照明方式
选择合适的照明方式以提高图像质 量，如前向照明、背光照明等。
镜头调整
根据目标物体的距离和尺寸调整镜 头焦距，以获得清晰、高分辨率的 图像。
机器视觉概述
机器视觉概述1、机器视觉概念机器视觉（Machine Vision）是基于视觉技术的一门边缘科学，其核心技术是视觉处理，并通过对视觉处理来执行进一步的检测与控制等。
美国制造工程师协会（ SME Society of Manufacturing Engineers ）机器视觉分会和美国机器人工业协会（ RIA Robotic Industries Association ）的自动化视觉分会对机器视觉的定义为：“机器视觉是通过光学的装置和非接触的传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像，以获得所需信息或用于控制机器人运动的装置”。
机器视觉系统是机器视觉的现实表现形式。
2、机器视觉系统类型根据机器视觉的定义，依据光学特征可分为可见光机器视觉系统（基于CCD或CMOS等传感器）和非可见光（基于X光、红外光以及超声波等传感器）机器视觉系统，根据应用领域则可以分为工业机器视觉系统和非工业机器视觉系统，通常从事工业自动化人员只把工业机器视觉系统称作机器视觉而把非工业机器视觉系统称为图像装置或图像系统。
3、机器视觉系统特点■精度高：设计优秀的机器视觉系统能够对一千个或更多目标的一个进行空间测量。
因为此种测量不需要接触目标，所以对目标没有损伤和危险，同时由于采用了计算机技术，因此具有极高的精确度。
■连续性：机器视觉系统可以使人们免受疲劳之苦。
因为没有人工操作者，也就没有了人为造成的操作变化。
多个系统可以设定单独运行。
■灵活性：机器视觉系统能够进行各种不同的信息获取或测量。
当应用变化以后，只需软件做相应变化或者升级以适应新的需求即可。
■标准性：机器视觉系统的核心是视觉图像技术，因此不同厂商的机器视觉系统产品其标准是一致的，这为机器视觉的广泛应用提供了极大的方便。
二、机器视觉系统构成机器视觉系统用计算机来分析一个图像，并根据分析得出结论，然后给出下一步工作指令。
现今机器视觉系统有两种应用：1、机器视觉系统可以探测目标（监视、检测与控制）；2、机器视觉也可以用来创造一个部件，即运用光学器件和软件相结合直接指导制造过程（虚拟制造）。
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机器视觉系统概念是什么？
机器视觉技术是计算机科学的一个重要分支，它涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光学、机械等多个领域。
自起步发展至现在，已经有三十多年的历史。
其功能及应用范围随着工业自动化的发展逐渐完善和推广。
其中特别是CCD工业摄像机、智能相机、ARMFPGA、图像处理和模式识别等技术的快速发展，极大地推动了机器视觉系统的发展。
简言之，机器视觉就是用机器代替人眼来作各种测量和判断。
在生产线上，人来作这类测量和判断会因疲劳，个人之间的差异等等产生误差和错误；但机器却会不知疲倦地，稳定地进行下去。
使用机器视觉的优点为：
（1）非接触测量，对观测与被观测者都不会产生任何损伤，从而提高了系统的可靠性；
（2）具有较宽的光谱响应范围，例如使用人眼看不见的红外测量，扩展了人眼的视觉范围；
（3）长时间稳定工作，人类难以长时间对同一对象进行观察，而机器视觉则可以长时间地作测量、分析和识别任务。
（4）可以在恶劣环境下工作。
一个完整的机器视觉系统的主要工作过程如下：
（1）工件定位检测器探测到物体已运动至接近摄像机视野的中心，向图像采集卡发送触发脉冲；
（2）图像采集卡按事先设定的程序和时延，分别向摄像机和照明设备发出起动脉冲；
（3）工业摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描；或者摄像机在起动脉冲来到之前处于等待状态，起动脉冲来到后起动一帧扫描；
（4）工业摄像机开始新的一帧扫描之前，打开曝光机构，曝光时间可以事先设定；
（5）另一个起动脉冲打开灯光照明，灯光开启时间应与摄像机曝光时间匹配；
（6）工业摄像机曝光后，正式开始一帧图像的扫描和输出；
（7）图像采集卡接收模拟视频信号并通过A/D将其数字化，或者直接接收工业摄像机数字化之后的数字视频，近几年来由于科技的迅猛发展，图像采集卡这种模拟信号转数字信号的形式已渐渐被工业数字摄像机所代替，工业数字摄像机自带I/O,可直接外触发，拥有完整的SDK开发包，功能强大，笔者使用过MV-EM系列千兆网工业数字相机，如果大家有兴趣可以关注了解一下工业数字相机的基本构成及用途；
（8）图像采集卡将数字图像放到处理器或者计算机的内存中；
（9）处理器对图像进行处理、分析、识别，获得测量结果，或逻辑控制值；
（10）处理结果控制流水线的动作；或进行定位，纠正运动的误差等。
从上述的工作流程可以看出，机器视觉系统是一种比较复杂的系统，因为大多数系统的监控对象都是运动物体，系统与运动物体的匹配和协调动作尤为重要，这些给系统各部分的动作时间和处理速度带来了严格的要求。
在一些应用领
域，例如机器人、飞行物制导等，整个系统或者系统的一些部件的重量、体积和耗电量都会有严格的要求。
所以说，机器视觉是图像处理系统中最复杂的系统，需要在开发和设计中投入更多的精力。
上海嘉肯光电科技有限公司是一家专业从事机器视觉光源的研发、生产和销售为一体的高新技术企业。
以工业检测、机器视觉、图像处理、科学研究等领域为主要研发及经营方向。
此外，公司还代理工业镜头、工业相机、图像采集卡、图像处理软件和各类视觉附件。
??上海嘉肯光电科技有限公司?将坚持“用心，创造未来”的企业经营理念，并持续不断地把最优秀、性价比最高的视觉产品提供给广大用户，以不断满足客户日益增长的要求。