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1、机器视觉报告学校：吉林大学课程教师：卢韶芳老师学院：通信工程学院姓名：焐嚟蕪必答题：机器视觉的应用及国内外发展现状？答：1机器视觉关键技术的发展现状图1显示了一个典型的工业机器视觉应用系统。从中我们能够深刻地体会到机器视觉是一项综合技术,其中包括数字图像处理技术、机械工程技术、控制技术、光源照明技术、光学成像技术、传感器技术、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术、人机接口技术等。以下就光源照明技术、光学镜头、摄像机、图像采集卡、图像信号处理以及执行机构等机器视觉关键技术的发展现状进行阐述。1.1光源照明技术优良的光源和照明方案是目前机器视觉
2、应用系统成败的关键之一。一个好的光源与照明方案应当具有如下特点：尽可能突出物体的特征量,在物体需要检测的部分与那些不重要部份之间尽可能产生明显的区别,增加对比度;保证足够的整体亮度;物体位置的变化不应该影响成像的质量。在机器视觉应用系统中一般使用透射光和反射光。对于反射光情况,应充分考虑光源和光学镜头的相对位置、物体表面的纹理、物体的几何形状等要素。光源设备的选择必须符合所需的几何形状。同时,照明亮度、均匀度、发光的光谱特性也必须符合实际的要求,同时还要考虑光源的发光效率和使用寿命。表1列出了几种主要光源的相关特性。其中,LED光源具有显色
3、性好、光谱范围宽(可覆盖整个可见光范围)、发光强度高、稳定时间长等特点.近年来随着LED制造工艺和技术的不断发展成熟,价格逐步降低,其在机器视觉领域正得到越来越广泛的应用。选用LED作为光源是一种趋势。另外,高频荧光灯因具有发光强度高、性价比高的优点,仍不失为某些应用场合的很好选择。1.2光学镜头光学镜头成像质量的优劣直接关系到机器视觉系统的应用。其优劣程度可用像差的大小来衡量,常见的像差有球差、彗差.、像散、场曲、畸变、色差等六种。通常,光学镜头可分为定焦和变焦两类。在档次相同的情况下,定焦镜头比变焦镜头的像差要小。因为对变焦镜头必须折衷
4、考虑以使各种不同焦距下的成像质量都相对较好。因此,在机器视觉应用系统中,通常优先考虑使用定焦光学镜头。此外还要考虑镜头的焦距、光阑系数、倍率、接口等问题。1.3摄像机视觉图像获取有两种方式:主动视觉和被动视觉。主动视觉是指通过器件本身发光来产生视觉图像。被动视觉则指由传感器被动接收目标环境反射光来产生视觉图像。摄像机是常用的被动视觉传感器,其核心部件是电子藕合器件(CCD)。CCD是近几年发展起来的新技术,以其体积小、重量轻、寿命长且抗冲击、清晰度高等特点在机器视觉系统中得到广泛应用。CCD摄像机按照其使用的CCD器件可以分为线阵式和面阵式
5、两大类。线阵CCD摄像机一次只能获得图像的一行信息,被拍摄的物体必须以直线形式从摄像机前移过,才能获得完整的图像.它主要用于检测条状、筒状产品,例如布匹、钢板、纸张等。面阵摄像机可以一次获得整幅图像的信息。目前在机器视觉系统中,以面阵CCD的应用居多。CCD成品相机的分辨率不断提高,2048X2048像素的CCD相机已很普遍。1.4图像采集卡图像采集卡是图像采集部分和图像处理部分的接口。由于图像信号的传输需要很高的传输速度,通用的传输接口不能满足要求,这是需要图像采集卡的主要原因。图像采集卡一般具有如下功能：(l)图像信号的接收和A/D转换
6、模块,负责将图像信号放大和数字化;(2)摄像机控制输入输出接口,主要负责协调摄像机进行同步和实现异步重置拍照、定时拍照等;(3)总线接口,负责通过PC机内部总线高速传输出数字数据,一般采用PCI接口,传输速率可高达13oMbPs,完全能胜任高精度图像的实时传输,且占用较少的CPU时间;(4)显示模块,负责高质量的图像实时显示;(5)通讯接口,负责通讯。其中(4)、(5)是某些图像采集卡的附加增强功能。一些高档的图像采集卡还带有DSP数字处理模块,能进行高速图像的预处理。1.5图像信号处理正如人的视觉系统那样,要将眼睛所获得的视觉信息送到大脑
7、进行综合处理、“深加工”,机器视觉系统中,也要对采集到的图像信号作进一步处理,这是机器视觉系统的关键之处。很多成熟的图像处理技术、算法都可以直接应用于机器视觉系统。在机器视觉系统中,如何处理采集到的视觉信息是其核心所在。视觉信息的处理技术主要依赖于图像处理方法,它包括图像增强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别与理解等内容.经过这些处理后,输出图像的质量得到相当程度的改善,既优化了图像的视觉效果,又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。图像处理是一个很复杂的系统工程,无数学者及工程人员为每一个环节设计了诸多的算法,有关
8、此方面的文献很多。考虑到机器视觉系统多数应用场合具有高速、稳定的要求,采用的处理算法一般不应太复杂。在图像信号的处理过程中,不论选用哪些算法,都要注意处理的速度必须大于或等于图像
