1、機器視覺 高朋飛201520078122視覺檢測技術是精密測試技術領域內最具有發展潛力的新技術，它綜合運用了電子學、光電探測、圖象處理和計算機技術，將機器視覺引入到工業檢測中，實現對物體（產品或零件）三維尺寸或位置的快速測量，具有非接觸、速度快、柔性好等突出優點，在現代制造業中有著重要的應用前景。視覺檢測技術機器視覺主要由視覺傳感器（如工業相機）代替人眼獲取客觀事物的圖像，利用計算機來模擬人或再現與人類視覺有關的某些職能行為，從圖像中提取信息，并進行處理與分析，最終用于實際的檢測、測量與控制。33機器視覺（Machine Vision）是指光學的裝置和非接觸的傳感器自動的接受和處理一個真實物體

2、的圖像，通過分析圖像獲得所需信息或用于控制機器運動的裝置。機器視覺系統：（1）精確性（2）重復性（3）速度（4）客觀性（5）成本機器視覺44機器視覺2機器人視覺: 用于指引機器人在大范圍內的操作和行動，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件并按一定的方位放在傳輸帶或其他設備上(即料斗揀取問題)。至于小范圍內的操作和行動，還需要借助于觸覺傳感技術。視覺的應用1檢測：（1）高精度定量檢測(例如顯微照片的細胞分類、機械零部件的尺寸和位置測量) （2）不用量器的定性或半定量檢測(例如產品的外觀檢查、裝配線上的零部件識別定位、缺陷性檢測與裝配完全性檢測)55機器視覺典型的機器視覺系統：光源，鏡頭，相機，圖像

3、處理單元（圖像捕獲卡），圖像處理軟件，監視器，通信/輸入輸出單元等。視覺檢測中圖像處理流程圖77相機感光芯片CCD芯片:是一種半導體器件，能夠把光學影像轉化為數字信號。CMOS芯片:將晶體管放在硅塊上的技術88相機輸出圖像格式模擬相機數字相機特性輸出信號形式為標準的模擬量視頻信號，需要配用專用的圖像采集卡才能轉化為計算機可以處理的數字信息內部集成了A/D轉換電路，可直接將圖像信號轉化為數字信號優缺點優點：通用性好、成本低不足: 分辨率低、采集速度慢，在圖像傳輸中容易受到噪聲干擾，導致圖像質量下降優點：可以有效的避免圖像傳輸路線中的干擾，對外信號的輸出可以使用更加高速和靈活的數字信號協議，可以做

4、各種分辨率形式缺點：成本高像元排列方式面陣相機線陣相機適用性面陣CCD相機：拍攝速度快，對拍攝景物及光照條件無特殊要求線陣CCD相機：用于被測物體運動的場合，尤其適用于運動速度較快，分辨率要求較高的情況1010圖像采集卡圖像采集卡（Image Grabber),它將攝像機的圖像視頻信號，以幀為單位，送到計算機的內存和VGA幀存，供計算機處理、存儲、顯示和傳輸等使用。圖像采集卡圖像采集卡的基本組成模塊1111圖像預處理 圖像預處理的主要目的是消除圖像中無關的信息，恢復有用的真實信息，增強有關信息的可檢測性和最大限度地簡化數據，從而改進特征抽取、圖像分割、匹配和識別的可靠性。圖像預處理圖像增強空間

5、濾波均值濾波中值濾波1212邊緣檢測人眼視覺系統認識目標：把圖像邊緣與背景分離出來感知圖像細節，并辨認出圖像的輪廓數字圖像的邊緣檢測 邊緣檢測算法：濾波(濾波器在降低噪聲的同時也導致了邊緣強度的損失)增強（邊緣增強一般通過計算梯度幅值來完成）檢測（確定那些點是梯度幅值梯度幅值閾值判據）定位（邊緣位置可在子像素分辨率上估計）14圖像特征提取與匹配圖像匹配是通過對圖像內容、特征、結構、關系、紋理以及灰度等的對應關系，相似性和一致性分析，尋求相同目標的方法。 基于灰度的特征提取與匹配（灰度在視覺中是指明度，就是由黑到白的過渡色，這些過渡色具有深淺程度）圖像的高斯金字塔模型1515圖像特征提取與匹配基

6、于不變矩陣的特征提取與匹配基于不變矩陣的匹配算法流程圖在圖像處理中，不同階次的矩是常用的描述圖像信息的統計特征，且具有一定的平移、旋轉和尺度不變性。常用的三階Hu不變矩陣具有較好的匹配適應能力，基于Hu不變矩陣對圖像良好的描述特性，采用不變矩陣來描述圖像之間的相似度，并且不受幾何失真影響。1717攝像機標定攝像機標定分類（定標的目的是從圖像點中求出物體的待識別參數）序號分類方式標定方法1是否要標定參照物傳統的攝像機標定、攝像機自標定2所用模型不同線性（小孔模型）和非線性3攝像機個數單攝像機、多攝像機4求解參數的結果顯式（設置具有物理意義參數）、隱式（轉換矩陣元素為定標參數）5解題方法解析法、神

7、經網絡、遺傳算法6標定塊的不同立體、平面7定標步驟兩步法、三步法、四步法8內部參數是否可變可變內部參數的標定、不可變內部參數的標定9攝像機運動方式非限定運動方式攝像機標定、限定運動方式攝像機標定1818攝像機標定圖像是空間物體通過成像系統在像平面上的投影其中（x,y,z）為攝像機坐標系，(XfOfYf)為視野平面，（Xw，Yw，Zw）為世界坐標系1919機器視覺工程應用工業領域：產品質量檢測、產品包裝、產品分類、機器人定位民用領域：智能交通、安全防范、文字識別、身份驗證、醫療設備科學研究領域：材料分析、生物分析、化學分析、生命科學軍事領域：航空、航天、兵器、衛星遙感系統2020視覺系統趨勢機器視覺工程應用1.價格持續下降2.功能逐漸增多：計算機能力增強、更高分辨率的傳感器、更快的掃描率、軟件功能提高3.產品小型化：工業配件上LED成為主導光源4.集成產品增多：智能化發展2121智能相機超緊湊型智能相機實現 PC 級性能智能相機是在一個單獨的盒