机器视觉与视觉检测知识点归纳.doc

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1、一总介使用机器视觉系统五个主要原因：1.精确性（无人眼限制）2.重复性（相同方法检测无疲惫）3.速度（更快检测）4.客观性（无情绪主观性）5.成本（一台机器可承担好几人工作）机器视觉系统构成：光学：1.相机与镜头；2.光源；过渡：3.传感器（判断被测对象位置及状态）；4.图像采集卡（把相机图像传到电脑主机）；电学（计算机）：5.PC平台；6.视觉处理软件；7.控制单元。机器视觉系统一般工作过程：1.图像采集；2.图像处理；3.特征提取；4.判决和控制。机器视觉系统的特点：1.非接触测量；2.具有较宽的光谱响应范围；3.连续性；4.成本较低；5.机器视觉易于实现信息集成；6.精度高；7.灵活性

2、。机器视觉应用领域两大类：科学研究和工业应用科学研究主要对运动和变化的规律作分析；工业方面主要是在线检测产品，机器视觉所能提供的标准检测功能主要有：有/无判断、面积检测、方向检测、角度测量、尺寸测量、位置检测、数量检测、图形匹配、条形码识别、字符识别、颜色识别等。二机器视觉系统的构成相机的主要特性参数：分辨率：衡量相机对物象中明暗细节的分辨能力。最大帧率：相机采集传输图像的速率。曝光方式和快门速度；o(*￣)￣*)o？像素深度：每一个像素数据的位数。固定图像噪声：不随像素点的空间坐标改变的噪声。动态范围等CCD相机和CMOS相机的区别：1.设计：CCD是单一感光器，CMOS是感光器连接放大器

3、。2.灵敏度：同样面积下，CCD灵敏度高；CMOS由于感光开口小，灵敏度低。3.成本：CCD线路品质影响程度高，成本高；CMOS由整合集成，成本低。4.解析度：CCD连接复杂度低，解析度高；CMOS新技术解析度高。5.噪点比：CCD信号单一放大，噪点低；CMOS百万放大（每个像素都有各自的放大器），噪点高。6.功耗比：CCD需外加电压，功耗高；CMOS直接放大，功耗低。镜头主要参数：焦距：从镜头中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离，其大小决定视角大小（焦距小视角大观察范围大，焦距大视角小观察范围小）。光圈/相对孔径：光圈即通光量，大小为f/D,相对孔径是光圈的值的倒数。视野范围：衡量镜

4、头成像范围，是相机实际拍到区域的尺寸。景深：在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，其影像仍然清晰的范围，其随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化。接口、工作距离、像面尺寸、分辨率等镜头划分：根据焦距是否能调节，分为定焦与变焦两种。依据焦距长短，定焦分为鱼眼、短焦标准、长焦。焦距的长短划分以像角的大小为主要划分依据。镜头的选择：机器视觉应该考虑的四个主要因素：1.波长、变焦与否确定镜头的工作波长及是否需要变焦。1.特殊要求优先考虑是否有测量功能，是否需要使用远心镜头，成像的景深是否很大等。2.工作距离、焦距o(*￣)￣*)o？3.像面大小和像质所选镜头像面大小要与相机感光面兼容，遵循“大的

5、兼容小的”原则。4.光圈和接口光圈影响像面亮度，镜头接口需和像面接口匹配，不能匹配就需考虑转接。5.成本和技术成熟度基本分析如下：案例：给硬币检测成像系统选配镜头。（详细P44）与白色LED光源配合使用，镜头应是可见光波段，定焦镜头；用于工业检测，其中带有测量功能，所以要求畸变较小；工作距离和焦距要满足一定关系；选择镜头像面应该不小于CCD尺寸，即至少2/3in；镜头的接口要求是C口，能配合相机使用。图像采集卡：概述：将摄像机的图像视频信号，以帧为单位，送到计算机的内存和VGA帧存。一般连接在台式机的PCI扩展槽上。基本原理与技术参数：图像采集卡基本结构大致相同，其基本组成模块各个部分主要构

6、成及功能：视屏输入模块：是图像采集卡的前端，直接与相机相连。A/D转换模块：图像采集卡核心部分，将输入的模拟视屏信号转换为计算机可以识别的数字信号。时序及采集控制模块：包括图像采集卡中整个时序、同步、采集控制电路。图像处理模块：对A/D转换后的数字信号进行处理。（实时转换数字信号为数据图像等，尽管可由主机来完成，但用图像采集卡硬件可获得更高的处理速度）。PCI总线接口及控制模块：完成对数字图像数据的传输。相机控制模块：提供相机的设置及其控制信号o(*￣)￣*)o？数字输入、输出模块：用于控制和响应外部信号。分类：按图像采集卡主要特性分：可分为彩色图像采集卡与黑白图像采集卡、模拟图像采集卡与数

7、字图像采集卡、面阵图像采集卡和线阵图像采集卡。按用途划分：可分为广播级（分辨率高，支持高清和标准，但所需硬盘空间大），专业级（性能比广播级稍低，分辨率相同，但压缩比稍大一些），民用级（动态分辨率一般较低）。机器视觉系统的核心是图像采集和处理，选择机器视觉光源时应该考虑的主要特性:1.亮度：最佳选择是最亮的那个。2.光源均匀性：不均匀的光会造成不均匀的反射。3.光谱特征：光源颜色及物体表面颜色决定反射到摄像头的