1、機器視覺光學系統選型培訓EDC-EQUIP：QC Li1主要內容容機器視覺覺概要機器視覺覺硬件基基礎知識識介紹鏡頭選型型指南CCD選型指南南光源選型型指南2第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀機器視覺覺（Machine Vision）的引入機器視覺覺的概念念和相關關技術的的關系機器視覺覺的主要要應用（行業、技術分分類）機器視覺覺在國際際上的發發展（美美日歐）機器視覺覺的技術術范圍技術層次次，軟、硬件分分類，相相關技術術機器視覺覺的產業業鏈和從從業者格格局第一節機機器器視覺概概述第一節機機器視視覺綜述述3第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀一、機器視覺覺的引入入自動化和和電腦技技

2、術是機機器視覺覺進入工工業生產產線的關關鍵要素素自動化技技術的發發展史是是機器逐逐步取代代人工的的歷史傳感與控控制是自自動化的的主要分分支；人類大腦腦、四肢肢、感官官和神經經分別可可以對應應CPU、運動控制制、傳感感器和網網絡。人類視覺覺是最后后幾個被被取代的的器官之之一在很多情情況下人人類視覺覺越發不不能滿足足要求高速、高高精、超超視、微微距，客觀、無無疲勞、環境限限制等。第一節機機器器視覺概概述機器視覺覺培訓系系列教程程（基礎礎入門培培訓）4第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀二、機器視覺覺的概念念和相關關技術的的關系機器視覺覺的通俗俗定義權威機構構怎么說說？機器視覺覺的本質質、特

3、征征本質特征機器視覺覺關聯技技術圖像處理理模式識別別和辨識識其他第一節機機器器視覺概概述5傳統機器器視覺系系統基本本構成待測目標CCD相機鏡 頭燈源圖像采集卡電腦系統PCI地址總線燈源控制信號相機控制信號及電源模擬圖像信號數字圖像信號第一節機機器器視覺概概述第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀6三、機器視覺覺的主要要應用領域機器視覺覺應用分分類測量檢測定位識別第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述機器視覺覺培訓系系列教程程（基礎礎入門培培訓）7三、機器視覺覺的主要要應用領域機器視覺覺應用分分類測量（如長度度測量）第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀

4、第一節機機器器視覺概概述8三、機器視覺覺的主要要應用領域機器視覺覺應用分分類測量（如角度度測量）第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述9三、機器視覺覺的主要要應用領域機器視覺覺應用分分類測量（如圓弧弧及半徑徑測量）第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述10三、機器視覺覺的主要要應用領域機器視覺覺應用分分類檢測（如有無無檢測）(郵包)第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述11三、機器視覺覺的主要要應用領域機器視覺覺應用分分類檢測（如殘次次品檢測測）第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視

5、覺概概述12三、機器視覺覺的主要要應用領域機器視覺覺應用分分類檢測（如數字字統計）第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述13三、機器視覺覺的主要要應用領域機器視覺覺應用分分類檢測（瑕疵檢測測）第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述14機器視覺覺應用分分類定位三、機器視覺覺的主要要應用領域第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述15機器視覺覺應用分分類定位三、機器視覺覺的主要要應用領域第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述16三、機器視覺覺的主要要應用領域機器視覺覺應用分分類識別

6、（如讀碼碼）第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述17三、機器視覺覺的主要要應用領域機器視覺覺應用分分類識別（如OCR/OCV）第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述18機器視覺覺應用分分類識別（如顏色色識別）三、機器視覺覺的主要要應用領域第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述機器視覺覺培訓系系列教程程（基礎礎入門培培訓）19三、機器視覺覺的主要要應用領域機器視覺覺適用的的生產環環節分類類原料、加加工組裝、測測試、包包裝使用、監監控第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述20塑

7、料/薄膜食品&飲品汽車日用品光纖產品品三、機器視覺覺的主要要應用領域半導體紙張冶金航空航天通用生產產電子醫學設備備紡織藥品第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述21四、機器視覺覺的國際際發展現現狀（美美日歐）機器視覺覺在國際際上的發發展階段段，總的的規模各國的主主要市場場、規模模和發展展趨勢各國主要要的供應應商相關組織織和機構構國際機器器視覺公公司的中中國策略略和做法法第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述22五、機器視覺覺的技術術范圍技術層次次底層基礎礎元件和和材料圖像和視視覺核心心算法視覺硬件件和系統統（含照照明）軟件開發發環境系

8、統流程程取像=分析=結果輸出出部件與系系統軟、硬件照明、光光學元件件、鏡頭頭、相機機、圖像像采集卡卡工具軟件件智能相機機相關技術術：運動控制制、機器器人、通通訊第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第一節機機器器視覺概概述23第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀機器視覺覺的主要要技術趨趨勢和市市場趨勢勢機器視覺覺在中國國的發展展概述中國市場場的競爭爭者及其其產業鏈鏈分析本土供應應商的現現狀以及及生存策策略本土供應應商面臨臨的機會會和威脅脅用戶獲得得的價值值第二節國國內外外發展現現狀第二節國國內內外發展展現狀24六、機器視覺覺的產業業鏈和從從業者格格局機器視覺覺的產業業鏈基礎原創創

9、技術提提供者；軟、硬件件部件或或子系統統開發者者；系統集成成商或方方案提供供者；代理商、零售商商；OEM設備、整整機開發發者；外圍技術術合作伙伙伴；協會、媒媒體和政政府機構構；最終用戶戶；培訓、咨咨詢、安安裝維護護等服務務提供者者。第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第二節國國內內外發展展現狀25六、機器視覺覺的產業業鏈和從從業者格格局機器視覺覺產業鏈鏈（直接接利益者者）廠家最終用戶代理商OEM客戶系統集成商第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第二節國國內內外發展展現狀26六、機器視覺覺的產業業鏈和從從業者格格局中國機器器視覺產產業鏈的的缺失廠家最終用戶OEM客戶系統集成商第一

10、講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第二節國國內內外發展展現狀27七、機器視覺覺的主要要技術趨趨勢和市市場趨勢勢機器視覺覺的技術趨勢高速化、高分辨辨率、彩彩色低功耗、智能化化、模塊塊化、傻傻瓜化先進數字字網絡特殊應用用機器視覺覺的市場趨勢價格下降降、使用用方便，向中低低端應用用擴展性能提高高、可靠靠性提高高，解決決復雜高高端問題題行業應用用增加分工細化化，利潤潤在產業業鏈中的的重新分分配與相關技技術結合合更加緊緊密第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第二節國國內內外發展展現狀28八、機器視覺覺在中國國的發展展概述機器視覺覺在中國國的幾個個階段概念導入入培育從業業者樹立樣板板、教育育

11、市場視覺從業業者快速速膨脹行業應用用開始加加速機器視覺覺在中國國未來幾幾年的展展望開始形成成商業模模式本土供應應商的成成長市場較快快形成一一定規模模中國特色色應用第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第二節國國內內外發展展現狀29九、中國市場場的競爭爭者及其其產業鏈鏈分析國際供應應商高端視覺覺供應商商中低端視視覺供應應商光學元件件供應商商照明以及及附件供供應商國際供應應商的市市場策略略本地化舉舉措本土供應應商板卡、智智能相機機開發軟件開發發系統開發發應用集成成代理分銷銷生存戰略略第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第二節國國內內外發展展現狀30十、本土供應應商面臨臨的機會會和威脅

12、脅主要機會會：市場場快速發發展市場快速速發展，且層次次豐富技術逐漸漸成熟到到可接受受水平價格優勢勢明顯服務優勢勢主要威脅脅：我們來得得及嗎？品牌方面面的劣勢勢，建立立客戶信信任需要要時間成成本進口產品品大量進進入，生生命周期期縮短，利潤下下降外企本地地化加速速，成本本下降，響應加加快研發積累累方面的的差距，創新或或領先困困難自身資源源和能力力制約第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第二節國國內內外發展展現狀31十一、用戶期望望獲得價價值更有行業針對對性的解決方方案更加行業專業業化的經驗積積累更好的性價比更廣泛的的產品配置置方案更緊密的的合作伙伴伴關系更有效地地提高客客戶自身身產品的的競

13、爭力第一講：機器視視覺概述述及國內內外發展展現狀第二節國國內內外發展展現狀32機器視覺覺硬件基基礎知識識第二講機器視覺覺培訓系系列教程程33第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識基本概念念分類成像原理理及參數數間關系系第一節工工業鏡鏡頭第一節工工業鏡鏡頭內容提要要34第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、鏡頭頭基本概概念(1)成象面工作距離（WD）景深（DOV）視野（FOV）后焦面距離第一節工工業鏡鏡頭35第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、鏡頭頭基本概概念（2）視野(FOV)圖象采集集設備所所能夠覆覆蓋的范范圍，它它可以是是在監

14、視視器上可可以見到到的范圍圍，也可可以使設設備所輸輸出的數數字圖象象所能覆覆蓋的最最大范圍圍.最大/最小工作作距離（Work Distance）從物鏡到到被檢測測物體的的距離的的范圍，小于最最小工作作距離大大于最大大工作距距離系統統均不能能正確成成像.景深（DepthOfField）在某個調調焦位置置上，景景深內的的物體都都可以清清晰成像像。景深深可以用用45度傾角的的目標進進行標定定。一般般情況下下，只要要清晰度度能滿足足要求就就可以了了。第一節工工業鏡鏡頭36第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、鏡頭頭基本概概念（3）畸變幾何畸變變指的是是由于鏡鏡頭方面面的原因因導致

15、的的圖象范范圍內不不同位置置上的放放大率存存在的差差異。幾幾何畸變變主要包包括徑向向畸變和和切向畸畸變。如如枕形或或桶形失失真。第一節工工業鏡鏡頭37第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、鏡頭頭基本概概念（4）鏡頭接口口C-MOUNT鏡頭的標標準接口口之一，鏡頭的的接口螺螺紋參數數：公稱直徑徑：1“螺距：32牙CSMount是CMount的一個變變種，區區別僅僅僅在于鏡鏡頭定位位面到圖圖像傳感感器光敏敏面的距距離的不不同，CMount是17.5mm，CSMount是12.5mm。C/CS能夠匹配配的最大大的圖象象傳感器器的尺寸寸不超過過1“。第一節工工業鏡鏡頭38第二講：

16、機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、鏡頭頭基本概概念（5）成像面可以在鏡鏡頭的像像面上清清晰成像像的物方方平面光圈（F值）/相對孔徑徑光圈是一一個用來來控制鏡鏡頭通光光量裝置置，它通通常是在在鏡頭內內，表達達光圈大大小。用用F值來表示示，如f1.4，f2，f2.8 etc.相對孔徑徑是鏡頭頭入瞳直直徑與焦焦距的比比值，與與光圈的的F值是倒數數關系。焦距焦距是像像方主面面到像方方焦點的的距離。如16mm,25mm第一節工工業鏡鏡頭39第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、鏡頭頭基本概概念（6）分辨率測量系統統能夠重重現的最最小的細細節的尺尺寸常常用每每毫米線

17、線對來表表示，也也就是根根據這個個鏡頭能能夠分辨辨一毫米米內多少少對直線線。選擇擇鏡頭的的時候必必須注意意廠商給給出的分分辨率的的定義方方式。lp/mm(linepairpermm)lp/mm是表征分分辨率的的最簡單單的指標標，但不不是最佳佳指標，最佳的的指標是是鏡頭的的調制傳傳遞函數數MTF。第一節工工業鏡鏡頭40第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、鏡頭頭基本概概念（7）鏡頭的調調制傳遞遞函數MTF第一節工工業鏡鏡頭41第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、鏡頭頭基本概概念（8）鏡頭的調調制傳遞遞函數MTF第一節工工業鏡鏡頭42第二講：機器視視覺

18、中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、鏡頭頭基本概概念（9）鏡頭的調調制傳遞遞函數MTFMTF能夠同時時表征系系統重現現物方空空間的幾幾何和灰灰度細節節能力，是衡量量成像系系統性能能的最佳佳方式。對于一個個實際的的成像系系統，細細節密集集地方的的對比度度要小于于細節稀稀疏位置置的對比比度成像系統統中的每每個環節節都對系系統最終終的MTF產生影像像，包括括濾色片片，鏡頭頭，圖象象傳感器器，后期期處理電電路等等等。第一節工工業鏡鏡頭43第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、鏡頭頭基本概概念（10）系統的調調制傳遞遞函數MTF第一節工工業鏡鏡頭44第二講：機器視視覺中的的圖

19、像采采集技術術硬件基基礎知識識二、鏡頭頭的分類類（1）按照等效焦距距分為廣角鏡頭頭等效焦距距小于標標準鏡頭頭（等效效焦距為為50mm）的鏡頭。特點是是最小工工作距離離短，景景深大，視角大大。常常常表現為為桶形畸畸變。中焦距鏡鏡頭焦距介于于廣角鏡鏡頭和長長焦鏡頭頭之間的的鏡頭。通常情情況下畸畸變校正正較好。長焦距鏡鏡頭等效焦距距超過200mm的鏡頭。工工作距離離長，放放大比大大，畸變變常常表表現為枕枕形狀畸畸變。等效焦距距計算方方法：實際焦距距43mm鏡頭成像像圓的直直徑第一節工工業鏡鏡頭45第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識二、鏡頭頭的分類類（2）按照功能分變焦距鏡鏡頭鏡

20、頭的焦焦距可以以調節，鏡頭的的視角，視野可可變定焦距鏡鏡頭鏡頭的焦焦距不能能調節，鏡頭視視角固定定。聚焦焦位置和和光圈可可以調節節定光圈鏡鏡頭光圈不能能調節，通常情情況下聚聚焦也不不能調節節。第一節工工業鏡鏡頭46第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識二、鏡頭頭的分類類（3）按照用途分微距鏡頭頭（或者者稱為顯顯微鏡頭頭）用于拍攝攝較小的的目標具具有很大大的放大大比遠心鏡頭頭包括物方方遠心鏡鏡頭和像像方遠心心鏡頭以以及雙邊邊遠心鏡鏡頭。第一節工工業鏡鏡頭47第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識二、鏡頭頭的分類類（4）關于遠心心鏡頭遠心指的的是一種種光學的的設

21、計模模式：系系統的出出瞳和入入瞳的位位置在無無限遠處處。第一節工工業鏡鏡頭48第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識二、鏡頭頭的分類類（5）遠心鏡頭頭特性物方遠心心鏡頭可可以消除除透視畸畸變，像像方遠心心鏡頭可可以獲得得更好的的像面照照度的均均勻性。第一節工工業鏡鏡頭49第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識二、鏡頭頭各個參參數間關關系（1）光圈大通通光能力力大，光光圈小通通光能力力小；光圈小則則景深大大，光圈圈大則景景深小；第一節工工業鏡鏡頭50第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識二、鏡頭頭各個參參數間關關系（2）焦距越大大，景深深越短

22、景深較短短第一節工工業鏡鏡頭51第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識三、鏡頭頭各個參參數間關關系（3）第一節工工業鏡鏡頭正確曝光所需光量 （相當于桶的容積，正確拍照標準是得到恰好的光量。正確曝光的標準就是用 “水”將這個“桶”充滿）工作距離 （距離越遠，所需時間越長）光圈 （相當于水龍頭開關，開得越大，所需時間越短）光線強度 （相當于水壓，水壓越大，所需時間越短）光線 （相當于水）正確曝光時間 （相當于以當前的水壓、龍頭開關大小、距離，將桶裝滿的時間52第一節CCTV鏡頭專業攝影鏡頭遠心鏡頭價格低中高分辨率低（20L/MM）中（4080L/MM）高畸變高中低焦距選擇范圍廣泛

23、25MM/75MM/50MM廣泛25MM/75MM/50MM狹窄使用靈活性高中低適合應用低精度測量/簡單檢測標準精度測量/定位高精度測量/縱深測量四、常見鏡頭頭對比第三講：機器視視覺光學學系統選選型53討論與答疑第一節工工業鏡鏡頭第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識54第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識基本概念念基本結構構成像原理理分類與發發展趨勢勢第二節工工業相相機第二節工工業相相機內容提要要55第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、工業業相機的的基本概概念（1）傳感器的的尺寸圖像傳感感器感光光區域的的面積大大小。這這個尺寸寸直

24、接決決定了整整個系統統的物理理放大率率。如：1/3“、1/2”等。絕大大多數模模擬相機機的傳感感器的長長寬比例例是4:3(H:V)，數字相機機的長寬寬比例則則包括多多種：1:1,16:9,3:2etc.第二節工工業相相機56第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、工業業相機的的基本概概念（2）物理放大大率傳感器感感光面積積于視野野的比值值，整個個參數基基本取決決于鏡頭頭系統放大大率最后顯示示環節上上目標的的尺寸于于實際目目標尺寸寸的比值值。系統統放大率率取決于于物理放放大率和和顯示系系統的闡闡述。對對于自動動測量和和檢測系系統而言言，物理理放大率率具有關關鍵的意意義。系系統

25、放大大率僅僅僅對于需需要人機機交互進進行檢測測的系統統有意義義像素（Pixel=picture+element）傳感器感感光面上上最小感感光單位位。第二節工工業相相機57第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、工業業相機的的基本概概念（3）分辨率(Resolution)模擬制式式相機的的分辨率率取決于于傳感器器上像素素的數目目以及后后期處理理電路的的質量，數字相相機的傳傳分辨率率則直接接取決與與傳感器器上像素素的數目目。480768640480760574美制 RS 170 Norm歐制 CCIR - Norm第二節工工業相相機58第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬

26、件基基礎知識識一、工業業相機的的基本概概念（4）像素長寬寬比指傳感器器上像素素水平和和垂直方方向節距距的比值值，對于于正方形形的象素素來說，其比值值為1：1。此參數數，對于于系統的的標定有有直接影影響。快門速度度（Shutter Speed）CCD/CMOS相機多數數采用電電子快門門，通過過電信號號脈沖的的寬度來來控制傳傳感器的的光積分分（曝光光）時間間。對于于一般性性能的的的相機快快門速度度可以達達到1/10000-1/100000秒。幀頻率（FrameRate）相機每秒秒中能夠夠輸出圖圖象的幀幀數，對對于模擬擬制式相相機，這這個頻率率是固定定值，對對于數字字相機，是個可可變的值值。像素速率

27、率（PixelRate）相機每秒秒中能夠夠輸出像像素的個個數，僅僅僅對于于數字相相機有意意義。第二節工工業相相機59第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、工業業相機的的基本概概念（5）卷簾快門門（Rolling Shutter）多數CMOS圖象傳感感器上使使用的快快門，其其特征是是逐行曝曝光，每每一行的的曝光時時間不一一致。全局快門門（GlobalShutter）CCD傳感器和和極少數數CMOS傳感器采采用的快快門，傳傳感器上上所有像像素同時時刻曝光光。第二節工工業相相機60第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、工業業相機的的基本概概念（6）相機掃描

28、描方式隔行掃描描（Interlace）35246第二節工工業相相機61第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、工業業相機的的基本概概念（7）相機掃描描方式逐行掃描描（Progressivescan）35241第二節工工業相相機62第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、工業業相機的的基本概概念（8）異步觸發發通常情況況下相機機是一幀幀一幀拍拍攝的，所以進進行高速速拍攝的的時候最最高的同同步精度度不可能能超過一一幀圖像像的周期期，對于于某些支支持異步步觸發的的相機，可以在在當前幀幀掃描尚尚未完成成的情況況下，將將當前幀幀拋棄，直接開開始新一一幀圖象象的掃描

29、描，可以以使得告告訴拍攝攝的同步步精度達達到一行行的掃描描周期。最低照度度又稱靈敏敏度，衡衡量相機機對光線線敏感程程度的指指標。通通常情況況下是指指相機獲獲得30最大輸輸出值時時候所需需的照度度。單位位是Lux。局部掃描描多數數字字相機支支持僅僅僅輸出傳傳感器上上某一部部分像素素，這些些像素位位于某個個矩形窗窗口內。通過具具備掃描描可以獲獲得更高高的楨頻頻率。第二節工工業相相機63第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、工業業相機的的基本概概念（9）傳感器的的光譜下面是一一個典型型的CCD圖像傳感感器對于于不同光光譜的響響應曲線線。第二節工工業相相機64第二講：機器視視覺中

30、的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識一、工業業相機的的基本概概念（10）信號格式式模擬圖象象信號的的格式包包括：復復合視頻頻信號，Y/C分離信號號，RGB分量信號號。絕大大多數周周邊設備備都能夠夠兼容這這些信號號格式。通常情情況下對對于彩色色視頻信信號，Y/C分離傳輸輸的方式式優于復復合視頻頻傳輸的的方式，RGB分量傳輸輸的方式式又優于于Y/C分離傳輸輸方式。數字相機機的信號號傳輸格格式更為為復雜，目前普普遍應用用的包括括：*IEEE-1394(FireWire)*USB2.0*CameraLink*Ethernet，包括傳輸輸未經壓壓縮影像像的千兆兆協議和和傳輸經經過壓縮縮影像的的百兆協協議

31、。上述數字字相機的的傳輸方方式無論論是在機機械上還還是在電電氣上都都是不兼兼容的。第二節工工業相相機65第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識二、工業業相機的的基本結結構Digital ImageProcessing ModuleLensMountIRFilterImageSensorDriveCircuitTransmittingControllerVideoSignalChannel to controlthecamera機器視覺覺培訓系系列教程程（基礎礎入培訓訓）第二節工工業相相機66第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識三、工業業相機的的基本原原理1

32、圖像傳感感器（Imagesensor）：是一個由由N行及M列感光單單元（CCDPixel）組成的矩矩陣。CCD的基本工工作原理理：當光光子撞擊擊到硅原原子上時時，會產產生自由由電子，再將這這些自由由電子收收集在一一起形成成信號。感光單元(CCD Pixcel)工作原理第二節工工業相相機67第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識三、工業業相機的的基本原原理2CCD的電荷存存儲器：能夠存存儲一定定量的電電子。將將電子釋釋放出來來之后所所形成的的電流，便可以以量化地地代表感感光面上上某點的的明暗信信息。CCD成象的“溢出”（Blooming）問題：當當CCD象素接收收到過多多的光子

33、子，存儲儲器中所所收集的的自由電電子就會會向周邊邊的象素素“溢出出”。致致使整個個區域成成象變亮亮。光子CCD象素自由電子溢出第二節工工業相相機68第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識三、工業業相機的的基本原原理3相機拍照照時間示示意圖電子快門門時間可可由用戶戶自己設設置。但但相機傳傳輸速率率（Framerate）是相對固固定的。因此，傳輸速速率是相相機的成成像速度度的“瓶瓶頸”。例：電電子快門門速度可可達1/1000秒，但成成像卻只只能達到到60幀/秒。電子快門時間圖象傳輸時間單幀圖象完整拍照時間第二節工工業相相機69第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識

34、識按照圖象象傳感器器區分CCD相機：使使用CCD感光芯片片為圖象象傳感器器的相機機CMOS相機：使使用CMOS感光芯片片為圖象象傳感器器的相機機按照輸出出圖像顏顏色區分分：單色相機機：輸出出圖象為為單色圖圖像的相相機。彩色相機機：輸出出圖象為為彩色圖圖像的相相機。四、工業業相機分分類（1）第二節工工業相相機70第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識按照傳感感器類型型區分面掃描相相機傳感器上上像素呈面狀分分布的相相機，其其所成圖圖象為二二維“面面”圖象象。線掃描相相機傳感器上上呈線狀（一行或或三行）分布的的攝像機機，其所所成圖象象為一維維“線”圖象。四、工業業相機分分類（2）第

35、二節工工業相相機71第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識按輸出信信號區分分 模擬信號號相機從傳感器器中傳出出的信號號，被轉轉換成模模擬電壓壓信號，即普通通視頻信信號，后后再傳到到圖象采采集卡中中。數字信號號相機信號自傳傳感器中中的像素素輸出后后，在相相機內部部直接數數字化并并輸出。四、工業業相機分分類（3）第二節工工業相相機72第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識四、工業業相機分分類（5）彩色VS黑白黑白相機機的每個個像素僅僅僅采集集亮度信信號，對對于彩色色相機，則是借借助于一一個Bayer濾色片讓讓每個像像素來采采集圖象象特定的的色彩分分量，然然后利用

36、用后期的的電路再再重建出出真實色色彩，所所以黑白白相機的的分辨率率通常比比具有同同樣像素素數目和和同級別別后期處處理電路路的彩色色相機搞出1020（inTVL).此外由于于沒有覆覆蓋Bayer濾色片，黑白相相機在弱弱光下面面的靈敏敏度也更更好一些些。但是是彩色相相機在檢檢測那些些具有色色彩敏感感信息的的目標的的時候具具有突出出的優勢勢。當然然黑白相相機也可可以通過過對光源源色彩的的控制實實現這一一功能。如果需需要更高高質量的的彩色視視頻，就就需要采采用3CCD技術的彩彩色相機機。第二節工工業相相機73第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識四、工業業相機分分類（6）模擬相機機V

37、S.數字相機機相對來說說模擬相相機的價價格比較較低廉，使用比比較簡單單。但是是模擬相相機存在在一個分分辨率和和幀頻率率的上限限，而且且對于傳傳輸過程程中的噪噪聲和損損耗也較較為敏感感。數字字相機，通常具具有更高高的分辨辨率，當當然價格格也更昂昂貴，而而且牽涉涉到比較較復雜的的安裝調調試工作作，即使使這個系系統只需需要最簡簡單的功功能，數數字相機機的傳輸輸距離通通常較模模擬相機機短。第二節工工業相相機74第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識數字相機機最終將將取代傳傳統模擬擬相機CMOS芯片最終終將取代代傳統CCD芯片CAMERALINK數字接口口技術將將流行FIREWIRE數

38、字接口口采集卡卡將被廣廣泛使用用專業的機機器視覺覺專用相相機將成成為發展展趨勢五、工業業相機的發展趨趨勢第二節工工業相相機75討論與答疑第二節工工業相相機第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識76第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識概述光源的種種類光源的照照射方式式顏色選擇擇第三節機機器視視覺光源源第三節機機器視視覺光源源內容提要要77第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識第三節機機器視視覺光源源概述照明系統統是機器器視覺系系統最為為關鍵的的部分，往往關關系到系系統的成成敗目的：將將目標與與背景盡盡可能地地明顯區區分穏定均勻勻的光源源極其

39、重重要光源是基基準，打打光是藝藝術78第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識第三節機機器視視覺光源源光源的種種類高頻熒光光燈光纖鹵素素光源LED光源79第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識第三節機機器視視覺光源源光源照射射方高頻熒光光燈光纖鹵素素光源LED光源80光源照射射方式：背光測量系統統的最佳佳選擇第三節機機器視視覺光源源第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識81高角度照明光源照射射方式：亮場最直接的的照明第三節機機器視視覺光源源第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識82低角度照明光源照射射方式：暗場適合光滑滑表面

40、的的照明第三節機機器視視覺光源源第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識83三維深度信息激光或線性光源固定角度照射光源照射射方式：結構光光最簡便的的三維測測量方法法第三節機機器視視覺光源源第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識84待測物長度信息待測物高度信息光源照射射方式：影子的利利用最不直接接的測量量第三節機機器視視覺光源源第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識8550% 分束片光源照射射方式：同軸光昂貴的燈燈第三節機機器視視覺光源源第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識86光源顏色色選擇第三節機機器視視覺光源源第二講：機

41、器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識87第三節機機器視視覺光源源第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識88常用燈源源分析螢光燈鹵素燈+光纖導管LED燈源價格低高中亮度低高中穩定性低中高閃光裝置無無有使用壽命中低高光線均勻度高中低多色光無無有復雜設計低中高溫度影響中低高第三節機機器視視覺光源源第二講：機器視視覺中的的圖像采采集技術術硬件基基礎知識識89機器視覺覺光學系系統選型型第三講機器視覺覺培訓系系列教程程90第三講：機器視視覺光學學系統選選型獲得完美美圖像的的6大要素光學系統統選型流流程如何選擇擇相機如何選擇擇鏡頭如何選擇擇光源內容提要要91第一節一、獲得得完美圖

42、圖像的6大要素（1）：高系系統精度度系統精度度（Systemaccuracy）X方向系統統精度（X方向象素素值） 視野野范圍（X方向） CCD芯片象素素數量（X方向）Y方向系統統精度（Y方向象素素值） 視野野范圍（Y方向 CCD芯片象素素數量（Y方向）該指標取取決于，相機分分辨率及及視野（FOV）FOV：100MM500 象素象素值 = 0。2 MM第三講：機器視視覺光學學系統選選型92第一節一、獲得得完美圖圖像的6大要素（1）：高系系統精度度最佳視野野（FOV）：讓視覺系系統“關關心”的的部分盡盡可能“充滿”視野。通俗來來說，FOV越小越“好”。相機分辨率相相同視野越小小系統精度度越高視野相

43、同同相機分辨率越越高系統統精度越越高適合的視野不適合的視野調整系統關心的部分第三講：機器視視覺光學學系統選選型93第一節一、獲得得完美圖圖像的6大要素(2)：清晰成成象確定圖像像中所要要檢測的的部分處處于清晰晰的焦距距之內當圖像中中檢測部部分不處處于同一一焦平面面時，需需要考慮慮鏡頭的的景深注意：每每一款鏡鏡頭都有有固定的的“最短短焦距”注意：每每一款鏡鏡頭相對對于固定定的光圈圈，都有有自己固固定的景景深注意：縮縮小光圈圈可以加加大景深深。同時時為保證證正確曝曝光需要要提高光光強注意：小小光圈拍拍照，可可以使圖圖像獲得得更多“細節”，圖像像效果更更好第三講：機器視視覺光學學系統選選型94第一節一、獲得得完美圖圖像的6大要素(3)：避免畸畸變在定位及及高精度度測量的的系統中中，鏡頭頭畸變的的影響尤尤其重要要使用遠心心