隨著工業(yè)4.0時代的到來，機器視覺在智能制造業(yè)領域的作用越來越重要，為了能讓更多用戶獲取機器視覺的相關基礎知識，包括機器視覺技術是如何工作的、它為什么是實現流程自動化和質量改進的正確選擇等。小編為你準備了這篇機器視覺入門學習資料。
機器視覺是一門學科技術，廣泛應用于生產制造檢測等工業(yè)領域，用來保證產品質量，控制生產流程，感知環(huán)境等。機器視覺系統是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，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號；圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。
機器視覺優(yōu)勢：機器視覺系統具有高效率、高度自動化的特點，可以實現很高的分辨率精度與速度。機器視覺系統與被檢測對象無接觸，安全可靠。人工檢測與機器視覺自動檢測的主要區(qū)別有：
為了更好地理解機器視覺，下面，我們來介紹在具體應用中的幾種案例。
案例一：機器人+視覺自動上下料定位的應用：
現場有兩個振動盤，振動盤1作用是把玩偶振動到振動盤2中，振動盤2作用是把玩偶從反面振動為正面。該應用采用了深圳視覺龍公司VD200視覺定位系統，該系統通過判斷玩偶正反面，把玩偶處于正面的坐標值通過串口發(fā)送給機器人，機器人收到坐標后運動抓取產品，當振動盤中有很多玩偶處于反面時，VD200視覺定位系統需判斷反面玩偶數量，當反面玩偶數量過多時，VD200視覺系統發(fā)送指令給振動盤2把反面玩偶振成正面。
該定位系統通過玩偶表面的小孔來判斷玩偶是否處于正面，計算出玩偶中心點坐標，發(fā)送給機器人。通過VD200視覺定位系統實現自動上料，大大減少人工成本，庫卡機器人驅動器維修，大幅提高生產效率。
案例二：視覺檢測在電子元件的應用：
此產品為電子產品的按鈕部件，產品來料為料帶模式，料帶上面為雙排產品。通過對每個元器件定位后，使用斑點工具檢測產品固定區(qū)域的灰度值，來判斷此區(qū)域有無缺膠情況。
該應用采用了深圳視覺龍公司的DragonVision視覺系統方案，使用兩個相機及光源配合機械設備，達到每次檢測雙面8個產品，每分鐘檢測大約1500個。當出現產品不良時，立刻報警停機，保證了產品的合格率和設備的正常運行，提高生產效率。
案例三：啤酒廠采用的填充液位檢測系統案例：
當每個啤酒瓶移動經過檢測傳感器時，檢測傳感器將會觸發(fā)視覺系統發(fā)出頻閃光，拍下啤酒瓶的照片。采集到啤酒瓶的圖像并將圖像保存到內存后，視覺軟件將會處理或分析該圖像，并根據啤酒瓶的實際填充液位發(fā)出通過-未通過響應。如果視覺系統檢測到一個啤酒瓶未填充到位，即未通過檢測，視覺系統將會向轉向器發(fā)出信號，將該啤酒瓶從生產線上剔除。操作員可以在顯示屏上查看被剔除的啤酒瓶和持續(xù)的流程統計數據。
機器視覺的應用領域:
•識別
標準一維碼、二維碼的解碼
光學字符識別（OCR）和確認（OCV）
•檢測
色彩和瑕疵檢測
零件或部件的有無檢測
目標位置和方向檢測•測量
尺寸和容量檢測
預設標記的測量，如孔位到孔位的距離
•機械手引導
輸出空間坐標引導機械手精確定位
機器視覺系統的分類
•智能相機
•基于嵌入式
•基于PC
機器視覺系統的組成
•圖像獲取：光源、鏡頭、相機、采集卡、機械平臺
•圖像處理與分析：工控主機、圖像處理分析軟件、圖形交互界面。
•判決執(zhí)行：電傳單元、機械單元
光源---光路原理
照相機并不能看見物體，而是看見從物體表面反射過來的光。
鏡面反射：平滑表面以對頂角反射光線
漫射反射：粗糙表面會從各個方向漫射光線
發(fā)散反射：多數表面既有紋理，又有平滑表面，KUKA機器人示教器維修，會對光線進行發(fā)散反射
•光源---作用和要求
在機器視覺中的作用
照亮目標，提高亮度
形成有利于圖像處理的效果
克服環(huán)境光照影響，保證圖像穩(wěn)定性
用作測量的工具或參照
良好的光場設計要求
對比度明顯，目標與背景的邊界清晰
背景盡量淡化而且均勻，不干擾圖像處理
與顏色有關的還需要顏色真實，亮度適中，不過曝或欠曝；
•光源---光場構造
明場：光線反射進入照相機
暗場：光線反射離開照相機
•光源---構造光源
使用不同照明技術對被測目標會產生不同的影響，以滾珠軸承為例：
•相機
種類：線&面、隔/逐、黑/彩、數/模、低/高、CCD/CMOS
指標：象元尺寸、分辨率、靶面大小、感應曲線、動態(tài)范圍、靈敏度、速度噪聲、填充因子、體積、質量、工作環(huán)境等
工作模式：Freerun、Trigger（多種）、長時間曝光等
傳輸方式：GIGE，Cameralinker,模擬
•相機--按照圖像傳感器區(qū)分
CCD相機（ChargeCoupledDevice）：使用CCD感光芯片為圖像傳感器的相機,集光電轉換及電荷存貯、電荷轉移、信號讀取于一體，是典型的固體成像器件。
CMOS相機(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)：使用CMOS感光芯片為圖像傳感器的相機,將光敏元陣列、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換電路、圖像信號處理器及控制器集成在一塊芯片上，還具有局部像素的編程隨機訪問的優(yōu)點。
•相機--按照輸出圖像顏色區(qū)分：
單色相機：輸出圖像為單色的圖像的相機。
彩色相機：輸出圖像為彩色的圖像的相機。
•相機--按輸出信號區(qū)分
模擬信號相機：從傳感器中傳出的信號，被轉換成模擬電壓信號，即普通視頻信號后再傳
到圖像采集卡中。
數字信號相機：信號自傳感器中的像素輸出后，在相機內部直接數字化并輸出。數字相機
又包含1394相機、USB相機、Gige相機、CameraLink相機等
•相機--按照傳感器類型區(qū)分
面掃描相機：傳感器上像素呈面狀分布的相機，其所成圖像為二維面圖像。
線掃描相機：傳感器上呈線狀（一行或三行）分布的相機，其所成圖像為一維線圖像。
•相機--CMOSVSCCD
CCD
CMOS
串行處理
并行處理
光線靈敏度高，圖像對比度高
光線靈敏度低，圖像對比度低，高動態(tài)范圍
低噪聲
存在固定模式噪音
集成度較低
高集成度，芯片上集成了很多功能
取圖速度慢，幀率低
取圖速度塊，幀率高
功耗一般
功耗較低
成本較高
成本低
•相機--傳感器的尺寸
圖像傳感器感光區(qū)域的面積大小。這個尺寸直接決定了整個系統的物理放大率。如：1/3、1/2等。絕大多數模擬相機的傳感器的長寬比例是4：3(H：V)，數字相機的長寬比例則包括多種：1：1，4：3，3：2等。
•相機--像素
是成像于相機芯片的圖像的最小組成單位。以200萬像素的相機為例，滿屏有1600*1200個像素,成像于1/1.8英寸大小的CCD芯片。
•相機--分辨率