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2018年8月29日 星期三

What Is Computer Vision ? | How Computer Vision Works ? | Computer Vision Explained | review sheview


來源: 中国工控网



如今,隨著工業4.0的到來,機器視覺技術在工業自動化中,逐漸起著十分重要的地位,機器視覺技術的不斷創新,推動了工業自動化、智慧安控,以及人工智慧等行業的進步,機器視覺技術的發展,為這項技術所能應用的領域,也帶來了更多發展潛力與機會。
大家都說人類感知外界資訊的80%,是透過眼睛獲得的,圖像包含的資訊量是最巨大的。那麼機器視覺技術的出現,就是為機器設備,安上了感知外界的眼睛,使機器具有像人一樣的視覺功能,從而實現各種檢測、判斷、辨識、測量等功能。

今天,咱們就來感受一下機器視覺技術的魅力。

機器視覺的五大典型架構
1.照明
還記得當初在參加一場,有關機器視覺技術會議的時候,一位技術大牛特意強調了機器視覺中,關於照明的重要性。據瞭解,照明是影響機器視覺系統,輸入的重要因素,它直接影響輸入數據的品質和應用效果。
光源可分為可見光和不可見光。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。可見光的缺點是,光能不能保持穩定,如何使光能在一定的程度上保持穩定,是實踐過程中急需要解決的問題。另一方面,環境光有可能影響圖像的品質,所以可採用加防護幕的方法,來減少環境光的影響。

照明系統按其照射方法可分為:背向照明、前向照明、結構光和頻閃光照明等。其中,背向照明是被測物放在光源和攝影機之間,它的優點是能獲得高對比度的圖像。前向照明是光源和攝影機位於被測物的同側,這種方式便於安裝。

結構光照明是將光柵或線光源等,投射到被測物上,根據它們產生的畸變,解調出被測物的三維資訊。頻閃光照明是將高頻率的光脈衝,照射到物體上,攝影機拍攝要求與光源同步。

2.鏡頭
鏡頭相當於人類眼球的存在,它在機器視覺系統中,主要負責光束調制,並完成信號傳遞。據瞭解,目前為止市面上大多數的鏡頭,都能夠滿足機器視覺應用的需求,但是更專業的機器視覺系統,可能需要客製化的鏡頭和塗層。


幸運的是,許多具有內部生產能力的鏡頭製造商,已經準備好訂製鏡頭,來滿足這些應用需求。當然,這些訂製鏡頭會比較昂貴,因此它們通常僅用於,那些對成本不敏感的特定成像系統中(例如軍事應用),或是大批量消費產品的生產線中。

3.工業攝影機
工業攝影機在機器視覺系統中,最本質的功能就是將光信號,轉變為電信號。與普通攝影機相比,它具有更高的傳輸力、抗干擾力以及穩定的成像能力。按照不同標準可有多種分類:按輸出信號方式,可分為類比工業攝影機和數位工業攝影機;按晶片類型不同,可分CCD工業攝影機和CMOS工業攝影機。

4.圖像採集卡
雖然圖像採集卡,只是完整的機器視覺系統的一個部件,但是它扮演一個非常重要的角色,直接決定了攝影機的接口:黑白、彩色、類比、數位等。

比較典型的有PCI採集卡、1394採集卡、VGA採集卡和GigE千兆網採集卡。這些採集卡中有的內置多路開關,可以連接多個攝影機,同時抓拍多路資訊。

5.機器視覺軟體
機器視覺軟體,是機器視覺系統中,自動化處理的關鍵部件,根據具體應用需求,對軟體包進行二次開發,可自動完成對圖像採集、顯示、儲存和處理。

透過前期傳送給專用的圖像處理軟體,根據像素分布和亮度、顏色等資訊,轉變成數位化信號;機器視覺軟體再對這些信號,進行各種運算來抽取目標的特徵,進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。


五個常見應用領域
機器視覺可說是工業自動化系統的靈魂之窗,從物件/條碼辨識、產品檢測、外觀尺寸量測到機械手臂/傳動設備定位,都是機器視覺技術可以發揮的舞台,因此它的應用範圍十分廣泛,行業應用領域更是多到令人眼花繚亂。

1.圖像辨識應用
圖像辨識,是利用機器視覺對圖像進行處理、分析和理解,以辨識各種不同模式的目標和對象。圖像辨識在機器視覺工業領域中,最典型的應用就是二維碼的辨識了,二維碼就是我們平時常見的條碼中最為普遍的一種。

將大量的數據資訊儲存在這小小的二維碼中,透過條碼對產品進行跟蹤管理,透過機器視覺系統,可以方便對各種材質表面的條碼進行辨識讀取,大大提高了現代化生產的效率。

2.圖像檢測應用
檢測是機器視覺工業領域,最主要的應用之一,幾乎所有產品都需要檢測,而人工檢測存在著較多的弊端,人工檢測準確性低,長時間工作的話,準確性更是無法保證,而且檢測速度慢,容易影響整個生產過程的效率。

因此,機器視覺在圖像檢測的應用方面,也非常的廣泛,例如:硬幣邊緣字符的檢測。

對岸中國2000年10月新發行的第五套人民幣中,壹圓硬幣的側邊增強了防偽功能,鑒於生產過程的嚴格控制要求,在造幣的最後一道工序上,安裝了視覺檢測系統;印刷過程中的套色定位以及較色檢查、包裝過程中的飲料瓶蓋的印刷品質檢查,產品包裝上的條碼和字符辨識等;玻璃瓶的缺陷檢測。

機器視覺系統對玻璃瓶的缺陷檢測,也包括了藥用玻璃瓶範疇,也就是說機器視覺也涉及到了醫藥領域,其主要檢測包括尺寸檢測、瓶身外觀缺陷檢測、瓶肩部缺陷檢測、瓶口檢測等。

3.視覺定位應用
視覺定位要求機器視覺系統,能夠快速準確地找到被測零件,並確認其位置。在半導體封裝領域,設備需要根據機器視覺,取得的晶片位置資訊調整拾取頭,準確拾取晶片並進行綁定,這就是視覺定位,在機器視覺工業領域最基本的應用。

4.物體測量應用
機器視覺工業應用最大的特點,就是其非接觸測量技術,同樣具有高精度和高速度的性能,但非接觸無磨損,消除了接觸測量可能造成的二次損傷隱憂。常見的測量應用包括齒輪、接插件、汽車零組件、IC元件管腳、麻花鑽、羅定螺紋檢測等。

5.物體分揀應用
實際上,物體分揀應用是建立在辨識、檢測之後一個環節,透過機器視覺系統,將圖像進行處理,實現分揀。在機器視覺工業應用中,常用於食品分揀、零件表面瑕疵自動分揀、棉花纖維分揀等。




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