中國(guó)大恒（集團(tuán)）有限公司北京圖像視覺技術(shù)分公司主講人：陳欣機(jī)器視覺系統(tǒng)概述中國(guó)大恒（集團(tuán)）有限公司北京圖像視覺技術(shù)分公司主講人：陳欣機(jī)提綱機(jī)器視覺系統(tǒng)概述照明光源鏡頭工業(yè)攝像機(jī)提綱機(jī)器視覺系統(tǒng)概述機(jī)器視覺系統(tǒng)機(jī)器視覺是一門技術(shù)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)制造等行業(yè)?？捎脕?lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量、控制生產(chǎn)流程、感知環(huán)境等。機(jī)器視覺系統(tǒng)是基于機(jī)器視覺技術(shù)為機(jī)器或自動(dòng)化生產(chǎn)線建立的一套視覺系統(tǒng)。機(jī)器視覺系統(tǒng)機(jī)器視覺是一門技術(shù)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)制造等機(jī)器視覺vs人類視覺人類視覺機(jī)器視覺適應(yīng)性適應(yīng)性強(qiáng)，可在復(fù)雜及變化的環(huán)境中識(shí)別目標(biāo)適應(yīng)性差，容易受復(fù)雜背景及環(huán)境變化的影響智能具有高級(jí)智能，可運(yùn)用邏輯分析及推理能力識(shí)別變化的目標(biāo)，并能總結(jié)規(guī)律雖然可利用人工智能及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但智能很差，不能很好地識(shí)別變化的目標(biāo)彩色識(shí)別能力對(duì)色彩的分辨能力強(qiáng)，但容易受人的心理影響，不能量化受硬件條件的制約，目前一般的圖像采集系統(tǒng)對(duì)色彩的分辨能力較差，但具有可量化的優(yōu)點(diǎn)灰度分辨力差，一般只能分辨64個(gè)灰度級(jí)強(qiáng)，目前一般使用256灰度級(jí)，采集系統(tǒng)可具有10bit、12bit、16bit等灰度級(jí)機(jī)器視覺vs人類視覺人類視覺機(jī)器視覺適應(yīng)性適應(yīng)性強(qiáng)，可在機(jī)器視覺vs人類視覺人類視覺機(jī)器視覺空間分辨力分辨率較差，不能觀看微小的目標(biāo)目前有4K×4K的面陣攝像機(jī)和12K的線陣攝像機(jī)，通過(guò)備置各種光學(xué)鏡頭，可以觀測(cè)小到微米大到天體的目標(biāo)速度0.1秒的視覺暫留使人眼無(wú)法看清較快速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)快門時(shí)間可達(dá)到10微妙左右，高速像機(jī)幀率可達(dá)到1000以上，處理器的速度越來(lái)越快感光范圍400nm-750nm范圍的可見光從紫外到紅外的較寬光譜范圍，另外有X光等特殊攝像機(jī)環(huán)境要求對(duì)環(huán)境溫度、濕度的適應(yīng)性差，另外有許多場(chǎng)合對(duì)人有損害對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，另外可加防護(hù)裝置機(jī)器視覺vs人類視覺人類視覺機(jī)器視覺空間分辨力分辨率較差機(jī)器視覺系統(tǒng)作用機(jī)器視覺技術(shù)功能縮短產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間100%檢測(cè)100%質(zhì)量保證提高產(chǎn)量集成化生產(chǎn)精確測(cè)量改進(jìn)生產(chǎn)流程及時(shí)過(guò)程監(jiān)控機(jī)器視覺系統(tǒng)作用機(jī)器視覺技術(shù)縮短產(chǎn)品100%檢測(cè)100%質(zhì)量機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域高速檢測(cè)精確機(jī)器人導(dǎo)航定位及配準(zhǔn)裝配檢測(cè)PCB檢測(cè)表面檢測(cè)紋理分析遙感醫(yī)學(xué)圖像分析測(cè)量一維碼讀取OCR&OCV匹配印刷檢測(cè)Blob分析機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域高速檢測(cè)醫(yī)學(xué)圖像分析機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域光學(xué)行業(yè)紙制品藥物照相學(xué)和遙感印刷鐵路運(yùn)輸監(jiān)控航空宇航造船無(wú)線通信交通木材等等半導(dǎo)體汽車制造制陶業(yè)化學(xué)業(yè)電子部件及設(shè)備食品業(yè)玻璃業(yè)生命科學(xué)醫(yī)學(xué)鋼鐵礦業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域光學(xué)行業(yè)半導(dǎo)體機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——模擬相機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器鏡頭被測(cè)物體模擬視頻流攝像機(jī)圖像采集卡圖像內(nèi)存中數(shù)字圖像應(yīng)用結(jié)果孔半徑1233.147mm3.052mm2.785mm機(jī)器視覺軟件FGI/O機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——模擬相機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器鏡機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——數(shù)字?jǐn)z像機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器鏡頭被測(cè)物體圖像數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)（USB/1394a/1394b/GigE/CameraLink）圖像內(nèi)存中數(shù)字圖像應(yīng)用結(jié)果孔半徑1233.147mm3.052mm2.785mm機(jī)器視覺軟件FGI/O機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——數(shù)字?jǐn)z像機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——智能攝像機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器鏡頭被測(cè)物體模擬圖像數(shù)據(jù)智能攝像機(jī)圖像內(nèi)存中數(shù)字圖像應(yīng)用結(jié)果孔半徑1233.147mm3.052mm2.785mm機(jī)器視覺軟件FGI/O機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——智能攝像機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器機(jī)器視覺市場(chǎng)機(jī)器視覺系統(tǒng)中部件包括：光源、工業(yè)攝像機(jī)、圖像采集卡、鏡頭、圖像處理設(shè)備等。機(jī)器視覺市場(chǎng)包括:部件生產(chǎn)商代理商系統(tǒng)集成商機(jī)器視覺市場(chǎng)機(jī)器視覺系統(tǒng)中部件包括：機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——照明光源照明光源機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——照明光源照明光源機(jī)器視覺系統(tǒng)——照明光源分類高頻熒光燈鹵素?zé)鬖ED燈機(jī)器視覺系統(tǒng)——照明光源分類高頻熒光燈鹵素?zé)鬖ED燈機(jī)器視覺系統(tǒng)——照明光源對(duì)比機(jī)器視覺系統(tǒng)——照明光源對(duì)比LED光源特點(diǎn)可制成各種形狀、尺寸及各種照射角度；可根據(jù)需要制成各種顏色，并可以隨時(shí)調(diào)節(jié)亮度；通過(guò)散熱裝置，散熱效果更好，光亮度更穩(wěn)定；使用壽命長(zhǎng)（約3萬(wàn)小時(shí)，間斷使用壽命更長(zhǎng)）；反應(yīng)快捷，可在10us或更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大亮度；電源帶有外觸發(fā)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，起動(dòng)速度快，可以用作頻閃燈；運(yùn)行成本低、壽命長(zhǎng)的LED，會(huì)在綜合成本和性能方面體現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)；可根據(jù)客戶的需要，進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。LED光源特點(diǎn)可制成各種形狀、尺寸及各種照射角度；光源選型對(duì)成像影響實(shí)例光源選型對(duì)成像影響實(shí)例照明技術(shù)：亮視野與暗視野暗視野亮視野雜散光雜散光直射光直射光照明技術(shù)：亮視野與暗視野暗視野亮視野雜散光雜散光直射光直射光照明技術(shù)：低角度照明常應(yīng)用于檢測(cè)平滑表面上變化的部分

如：劃痕、刀痕、邊緣照明技術(shù)：低角度照明常應(yīng)用于檢測(cè)平滑表面上變化的部分

如：劃低角度照明應(yīng)用實(shí)例低角度照明應(yīng)用實(shí)例照明技術(shù)：前向光直射照明照明技術(shù)：前向光直射照明前向光直射照明示例前向光直射照明示例照明技術(shù)：前向光漫射照明照明技術(shù)：前向光漫射照明前向光漫射照明示例前向光漫射照明示例前向光漫射照明示例前向光漫射照明示例照明技術(shù)：背光照明照明技術(shù)：背光照明背光照明示例TCLTCLTCI背光照明示例TCLTCLTCI照明技術(shù)：顏色與補(bǔ)色照射物白色光(混合色)藍(lán)色其它顏色被吸收照明技術(shù)：顏色與補(bǔ)色照射物白色光藍(lán)色其它顏色被吸收顏色與補(bǔ)色示例白光紅光藍(lán)光綠光顏色與補(bǔ)色示例白光紅光藍(lán)光綠光照明技術(shù)：偏光技術(shù)應(yīng)用偏光板偏光鏡片光源A光源B照明技術(shù)：偏光技術(shù)應(yīng)用偏光板偏光鏡片光源A光源B偏光技術(shù)應(yīng)用實(shí)例偏光技術(shù)應(yīng)用實(shí)例照明技術(shù)：防外亂光技術(shù)應(yīng)用照明技術(shù)：防外亂光技術(shù)應(yīng)用機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——鏡頭鏡頭機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——鏡頭鏡頭成像尺寸成像尺寸焦距與視場(chǎng)角焦距與視場(chǎng)角焦距與視場(chǎng)角例如：使用HV1303UM拍攝視野為440mm*330mm拍攝距離為2500mm焦距與視場(chǎng)角例如：常用公式放大率物距像距焦距物高像高常用公式放大率鏡頭分辨率分辨率單位：lp/mm影響因素：

鏡頭結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、加工精度

鏡頭的相對(duì)孔徑越大，分辨率越高

光波長(zhǎng)度，波長(zhǎng)越短分辨率越高

視場(chǎng)中心較邊緣分辨率高

同檔次的固定焦距鏡頭較變焦鏡頭分辨率高

短焦鏡頭一般邊緣分辨率較中心低，長(zhǎng)焦鏡頭一般中

心較邊緣分辨率低。理想光學(xué)系統(tǒng)的最小分辨距離b=(0.61λ)/nsinωmax其中，λ為光的波長(zhǎng)n為像空間介質(zhì)折射率ωmax為像方孔徑角當(dāng)鏡頭對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)成像，且像方為空氣時(shí)（近似計(jì)算公式）

b=1.22λF其中，F(xiàn)為光圈數(shù)鏡頭分辨率分辨率單位：lp/mm遠(yuǎn)心鏡頭遠(yuǎn)心鏡頭鏡頭選型分辨率焦距光圈景深成像尺寸視場(chǎng)角遠(yuǎn)心畸變鏡頭選型分辨率機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——工業(yè)攝像機(jī)工業(yè)攝像機(jī)機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——工業(yè)攝像機(jī)工業(yè)攝像機(jī)工業(yè)攝像機(jī)分類按不同芯片類型劃分：1、CCD攝像機(jī)2、CMOS攝像機(jī)工業(yè)攝像機(jī)分類按不同芯片類型劃分：CCDSensor—FullFrameArraySensorOutput(Amplifier)Serialreadoutregister優(yōu)點(diǎn)：填充因子(fillfactor)可以達(dá)到非常高，甚至達(dá)到100%。這樣Sensor靈敏度非常大。缺點(diǎn)：由于傳輸和讀出使用的時(shí)鐘相同，因此Sensor上面的部分曝光時(shí)間比下面的長(zhǎng)，這會(huì)造成Smear現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問題，必須使用機(jī)械快門或閃光燈。CCDSensor—FullFrameArraySCCDSensor—FrameTransferSensor解決了FullFrameArraySensor發(fā)生Smear現(xiàn)象的問題從感光部分轉(zhuǎn)移到屏蔽存儲(chǔ)區(qū)域的時(shí)間約為500us優(yōu)點(diǎn)：在曝光時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，Smear現(xiàn)象比FullFrameArraySensor小很多缺點(diǎn)：由于需要兩個(gè)Sensor，因此成本非常高LightsensitiveCCD-sensorShieldedmemoryareaReadoutregister...............................CCDSensor—FrameTransfeCCDSensor—InterlineTransferSensors轉(zhuǎn)移時(shí)間約為1us，因此完全不存在Smear現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)：由于轉(zhuǎn)移時(shí)間非常短，因此不需要使用機(jī)械快門或閃光燈缺點(diǎn)：由于屏蔽區(qū)占用了Sensor的部分面積，因此使得此種傳感器填充因子只能在20%~70%添加微鏡頭可以增加填充因子HorizontalshiftregistersverticalshiftregisterShielded(Photodiodes)SensorelementsOutput(Amplifier)CCDSensor—InterlineTraElectronicshutter&MicroLensesOverflowDrain主要用來(lái)消除CCDSensor的Blooming現(xiàn)象它也被用來(lái)實(shí)現(xiàn)電子快門通過(guò)MicroLenses可以將傳感器的填充因子提高。CCD可以從80%提高到約100%CMOS可以從30%提高到約80%Electronicshutter&MicCMOSSensorCMOSSensorAOI由于CMOS可直接訪問單個(gè)像素，因此在AOI非常小的情況下，CMOS與CCD相比，幀率上有較大的優(yōu)勢(shì)。CMOS

Sensor甚至可以將A/D轉(zhuǎn)換集成到每個(gè)像素中去，在不使用AOI時(shí)幀率上也有優(yōu)勢(shì)AOI由于CMOS可直接訪問單個(gè)像素，CCDvsCMOSCCDCMOS優(yōu)1.圖像質(zhì)量高2.靈敏度高3.對(duì)比度高1.體積小2.片上數(shù)字化3.很多片上處理功能4.低功耗5.沒有Blooming現(xiàn)象6.直接訪問單個(gè)像素7.高動(dòng)態(tài)范圍（120dB）8.幀率可以更高劣1.Blooming2.不能直接訪問每個(gè)像素3.沒有片上處理功能1.一致性較差2.光靈敏度差3.噪聲大CCDvsCMOSCCDCMOS優(yōu)1.圖CCDvsCMOSCCDCMOS串行處理并行處理，可直接訪問單像素線性度好高動(dòng)態(tài)范圍低噪聲存在固定模式噪聲功耗一般功耗較低集成度較低高集成度，芯片上集成了很多功能CCDvsCMOSCCDCMOS串行處理InterlacedScanvsProgressiveScanInterlacedScanProgressiveScanInterlacedScanvsProgRollingShuttervsGlobalShutterRollingShutterGlobalShutterRollingShuttervsGlo

彩色攝像機(jī)1.Bayer2.3CCD3.3Lines4.…………彩色攝像機(jī)1.Bayer

彩色攝像機(jī)效果對(duì)比3CCDRawImageBayerDifference彩色攝像機(jī)效果對(duì)比3CCDRawImageBa工業(yè)攝像機(jī)接口類型模擬接口CameraLink1394a1394bUsb2.0GigEEthernet……工業(yè)攝像機(jī)接口類型模擬接口工業(yè)攝像機(jī)接口類型CameraLinkUsb2.01394a1394bGigEEthernet速度Base:1.5GbpsMedium:3.8GbpsFull:5.1Gbps480Mbps400Mbps800Mbps1000Gbps100Mbps距離10m5m4.5m4.5m100m100m優(yōu)勢(shì)1.帶寬高2.有帶預(yù)處理功能的采集設(shè)備3.抗干擾能力強(qiáng)1.易用2.價(jià)格低3.多相機(jī)1.易用，價(jià)格低，多相機(jī)2.傳輸距離遠(yuǎn)，實(shí)際線纜可達(dá)到17.5m，光纖傳輸可達(dá)100m3.有標(biāo)準(zhǔn)DCAM協(xié)議4.CPU占用最低1.易用，價(jià)格低，多相機(jī)2.傳輸距離遠(yuǎn)，線纜價(jià)格低3.標(biāo)準(zhǔn)GigEVision協(xié)議1.易用，價(jià)格低2.傳輸距離遠(yuǎn)，線纜價(jià)格低缺點(diǎn)1.價(jià)格高2.線中不帶供電1.無(wú)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議2.CPU占用高1.長(zhǎng)距離傳輸線纜價(jià)格稍貴1.CPU占用高2.對(duì)主機(jī)配置要求高3.有時(shí)存在丟包現(xiàn)象1.無(wú)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議2.帶寬過(guò)低3.CPU占用過(guò)高工業(yè)攝像機(jī)接口類型CameraLinkUsb2.01394aPCIvsPCI-EPCI-32PCI-64PCI-Express速度133MBps266MBps1x266MBps2x266*2MBps4x266*4MBps8x16x32x8.25GBpsPCIExpress采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信機(jī)制，各個(gè)插槽都將通過(guò)各自獨(dú)享的通道發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，這樣就可以避免出現(xiàn)不同設(shè)備同時(shí)爭(zhēng)搶系統(tǒng)和CPU資源的情況。PCIvsPCI-EPCI-32PCI-64PCI-Ex同步采集vs異步采集同步采集vs異步采集工業(yè)攝像機(jī)選型1.根據(jù)攝像機(jī)拍攝的視野以及系統(tǒng)需要達(dá)到的精度選擇分辨率2.根據(jù)拍攝對(duì)象運(yùn)動(dòng)與否選擇合適相機(jī)3.根據(jù)生產(chǎn)線速度選擇合適幀率4.根據(jù)相機(jī)接口類型以及相機(jī)數(shù)量選擇合適的采集卡例如：某視覺檢測(cè)系統(tǒng)需要兩個(gè)檢測(cè)工位拍攝過(guò)程中工件不停止。兩個(gè)工位視野相同，均為400mm*300mm。要求檢測(cè)精度達(dá)到0.4mm以上。檢測(cè)速度大于每分鐘1000工件。工業(yè)攝像機(jī)選型1.根據(jù)攝像機(jī)拍攝的視野以及系統(tǒng)需要達(dá)到的精度回顧簡(jiǎn)單介紹了機(jī)器視覺系統(tǒng)以及機(jī)器視覺系統(tǒng)中幾個(gè)重要的組成部分，包括光源、鏡頭和攝像機(jī)。后面的培訓(xùn)中將按照產(chǎn)品類型進(jìn)行詳細(xì)介紹。并且將細(xì)致地介紹與某產(chǎn)品類型相關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié)。如模擬相機(jī)、1394傳輸協(xié)議、GigE傳輸協(xié)議、各種光源選型、HALCON功能介紹等等?；仡櫤?jiǎn)單介紹了機(jī)器視覺系統(tǒng)以及機(jī)器視覺系統(tǒng)中幾個(gè)重要的組成部ThankYouForYourAttention!機(jī)器視覺基礎(chǔ)知識(shí)課件中國(guó)大恒（集團(tuán)）有限公司北京圖像視覺技術(shù)分公司主講人：陳欣機(jī)器視覺系統(tǒng)概述中國(guó)大恒（集團(tuán)）有限公司北京圖像視覺技術(shù)分公司主講人：陳欣機(jī)提綱機(jī)器視覺系統(tǒng)概述照明光源鏡頭工業(yè)攝像機(jī)提綱機(jī)器視覺系統(tǒng)概述機(jī)器視覺系統(tǒng)機(jī)器視覺是一門技術(shù)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)制造等行業(yè)?？捎脕?lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量、控制生產(chǎn)流程、感知環(huán)境等。機(jī)器視覺系統(tǒng)是基于機(jī)器視覺技術(shù)為機(jī)器或自動(dòng)化生產(chǎn)線建立的一套視覺系統(tǒng)。機(jī)器視覺系統(tǒng)機(jī)器視覺是一門技術(shù)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)制造等機(jī)器視覺vs人類視覺人類視覺機(jī)器視覺適應(yīng)性適應(yīng)性強(qiáng)，可在復(fù)雜及變化的環(huán)境中識(shí)別目標(biāo)適應(yīng)性差，容易受復(fù)雜背景及環(huán)境變化的影響智能具有高級(jí)智能，可運(yùn)用邏輯分析及推理能力識(shí)別變化的目標(biāo)，并能總結(jié)規(guī)律雖然可利用人工智能及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但智能很差，不能很好地識(shí)別變化的目標(biāo)彩色識(shí)別能力對(duì)色彩的分辨能力強(qiáng)，但容易受人的心理影響，不能量化受硬件條件的制約，目前一般的圖像采集系統(tǒng)對(duì)色彩的分辨能力較差，但具有可量化的優(yōu)點(diǎn)灰度分辨力差，一般只能分辨64個(gè)灰度級(jí)強(qiáng)，目前一般使用256灰度級(jí)，采集系統(tǒng)可具有10bit、12bit、16bit等灰度級(jí)機(jī)器視覺vs人類視覺人類視覺機(jī)器視覺適應(yīng)性適應(yīng)性強(qiáng)，可在機(jī)器視覺vs人類視覺人類視覺機(jī)器視覺空間分辨力分辨率較差，不能觀看微小的目標(biāo)目前有4K×4K的面陣攝像機(jī)和12K的線陣攝像機(jī)，通過(guò)備置各種光學(xué)鏡頭，可以觀測(cè)小到微米大到天體的目標(biāo)速度0.1秒的視覺暫留使人眼無(wú)法看清較快速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)快門時(shí)間可達(dá)到10微妙左右，高速像機(jī)幀率可達(dá)到1000以上，處理器的速度越來(lái)越快感光范圍400nm-750nm范圍的可見光從紫外到紅外的較寬光譜范圍，另外有X光等特殊攝像機(jī)環(huán)境要求對(duì)環(huán)境溫度、濕度的適應(yīng)性差，另外有許多場(chǎng)合對(duì)人有損害對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，另外可加防護(hù)裝置機(jī)器視覺vs人類視覺人類視覺機(jī)器視覺空間分辨力分辨率較差機(jī)器視覺系統(tǒng)作用機(jī)器視覺技術(shù)功能縮短產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間100%檢測(cè)100%質(zhì)量保證提高產(chǎn)量集成化生產(chǎn)精確測(cè)量改進(jìn)生產(chǎn)流程及時(shí)過(guò)程監(jiān)控機(jī)器視覺系統(tǒng)作用機(jī)器視覺技術(shù)縮短產(chǎn)品100%檢測(cè)100%質(zhì)量機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域高速檢測(cè)精確機(jī)器人導(dǎo)航定位及配準(zhǔn)裝配檢測(cè)PCB檢測(cè)表面檢測(cè)紋理分析遙感醫(yī)學(xué)圖像分析測(cè)量一維碼讀取OCR&OCV匹配印刷檢測(cè)Blob分析機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域高速檢測(cè)醫(yī)學(xué)圖像分析機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域光學(xué)行業(yè)紙制品藥物照相學(xué)和遙感印刷鐵路運(yùn)輸監(jiān)控航空宇航造船無(wú)線通信交通木材等等半導(dǎo)體汽車制造制陶業(yè)化學(xué)業(yè)電子部件及設(shè)備食品業(yè)玻璃業(yè)生命科學(xué)醫(yī)學(xué)鋼鐵礦業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用領(lǐng)域光學(xué)行業(yè)半導(dǎo)體機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——模擬相機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器鏡頭被測(cè)物體模擬視頻流攝像機(jī)圖像采集卡圖像內(nèi)存中數(shù)字圖像應(yīng)用結(jié)果孔半徑1233.147mm3.052mm2.785mm機(jī)器視覺軟件FGI/O機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——模擬相機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器鏡機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——數(shù)字?jǐn)z像機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器鏡頭被測(cè)物體圖像數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)（USB/1394a/1394b/GigE/CameraLink）圖像內(nèi)存中數(shù)字圖像應(yīng)用結(jié)果孔半徑1233.147mm3.052mm2.785mm機(jī)器視覺軟件FGI/O機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——數(shù)字?jǐn)z像機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——智能攝像機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器鏡頭被測(cè)物體模擬圖像數(shù)據(jù)智能攝像機(jī)圖像內(nèi)存中數(shù)字圖像應(yīng)用結(jié)果孔半徑1233.147mm3.052mm2.785mm機(jī)器視覺軟件FGI/O機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成——智能攝像機(jī)光源CCD/CMOS圖像傳感器機(jī)器視覺市場(chǎng)機(jī)器視覺系統(tǒng)中部件包括：光源、工業(yè)攝像機(jī)、圖像采集卡、鏡頭、圖像處理設(shè)備等。機(jī)器視覺市場(chǎng)包括:部件生產(chǎn)商代理商系統(tǒng)集成商機(jī)器視覺市場(chǎng)機(jī)器視覺系統(tǒng)中部件包括：機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——照明光源照明光源機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——照明光源照明光源機(jī)器視覺系統(tǒng)——照明光源分類高頻熒光燈鹵素?zé)鬖ED燈機(jī)器視覺系統(tǒng)——照明光源分類高頻熒光燈鹵素?zé)鬖ED燈機(jī)器視覺系統(tǒng)——照明光源對(duì)比機(jī)器視覺系統(tǒng)——照明光源對(duì)比LED光源特點(diǎn)可制成各種形狀、尺寸及各種照射角度；可根據(jù)需要制成各種顏色，并可以隨時(shí)調(diào)節(jié)亮度；通過(guò)散熱裝置，散熱效果更好，光亮度更穩(wěn)定；使用壽命長(zhǎng)（約3萬(wàn)小時(shí)，間斷使用壽命更長(zhǎng)）；反應(yīng)快捷，可在10us或更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大亮度；電源帶有外觸發(fā)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，起動(dòng)速度快，可以用作頻閃燈；運(yùn)行成本低、壽命長(zhǎng)的LED，會(huì)在綜合成本和性能方面體現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)；可根據(jù)客戶的需要，進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。LED光源特點(diǎn)可制成各種形狀、尺寸及各種照射角度；光源選型對(duì)成像影響實(shí)例光源選型對(duì)成像影響實(shí)例照明技術(shù)：亮視野與暗視野暗視野亮視野雜散光雜散光直射光直射光照明技術(shù)：亮視野與暗視野暗視野亮視野雜散光雜散光直射光直射光照明技術(shù)：低角度照明常應(yīng)用于檢測(cè)平滑表面上變化的部分

如：劃痕、刀痕、邊緣照明技術(shù)：低角度照明常應(yīng)用于檢測(cè)平滑表面上變化的部分

如：劃低角度照明應(yīng)用實(shí)例低角度照明應(yīng)用實(shí)例照明技術(shù)：前向光直射照明照明技術(shù)：前向光直射照明前向光直射照明示例前向光直射照明示例照明技術(shù)：前向光漫射照明照明技術(shù)：前向光漫射照明前向光漫射照明示例前向光漫射照明示例前向光漫射照明示例前向光漫射照明示例照明技術(shù)：背光照明照明技術(shù)：背光照明背光照明示例TCLTCLTCI背光照明示例TCLTCLTCI照明技術(shù)：顏色與補(bǔ)色照射物白色光(混合色)藍(lán)色其它顏色被吸收照明技術(shù)：顏色與補(bǔ)色照射物白色光藍(lán)色其它顏色被吸收顏色與補(bǔ)色示例白光紅光藍(lán)光綠光顏色與補(bǔ)色示例白光紅光藍(lán)光綠光照明技術(shù)：偏光技術(shù)應(yīng)用偏光板偏光鏡片光源A光源B照明技術(shù)：偏光技術(shù)應(yīng)用偏光板偏光鏡片光源A光源B偏光技術(shù)應(yīng)用實(shí)例偏光技術(shù)應(yīng)用實(shí)例照明技術(shù)：防外亂光技術(shù)應(yīng)用照明技術(shù)：防外亂光技術(shù)應(yīng)用機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——鏡頭鏡頭機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——鏡頭鏡頭成像尺寸成像尺寸焦距與視場(chǎng)角焦距與視場(chǎng)角焦距與視場(chǎng)角例如：使用HV1303UM拍攝視野為440mm*330mm拍攝距離為2500mm焦距與視場(chǎng)角例如：常用公式放大率物距像距焦距物高像高常用公式放大率鏡頭分辨率分辨率單位：lp/mm影響因素：

鏡頭結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、加工精度

鏡頭的相對(duì)孔徑越大，分辨率越高

光波長(zhǎng)度，波長(zhǎng)越短分辨率越高

視場(chǎng)中心較邊緣分辨率高

同檔次的固定焦距鏡頭較變焦鏡頭分辨率高

短焦鏡頭一般邊緣分辨率較中心低，長(zhǎng)焦鏡頭一般中

心較邊緣分辨率低。理想光學(xué)系統(tǒng)的最小分辨距離b=(0.61λ)/nsinωmax其中，λ為光的波長(zhǎng)n為像空間介質(zhì)折射率ωmax為像方孔徑角當(dāng)鏡頭對(duì)無(wú)限遠(yuǎn)成像，且像方為空氣時(shí)（近似計(jì)算公式）

b=1.22λF其中，F(xiàn)為光圈數(shù)鏡頭分辨率分辨率單位：lp/mm遠(yuǎn)心鏡頭遠(yuǎn)心鏡頭鏡頭選型分辨率焦距光圈景深成像尺寸視場(chǎng)角遠(yuǎn)心畸變鏡頭選型分辨率機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——工業(yè)攝像機(jī)工業(yè)攝像機(jī)機(jī)器視覺系統(tǒng)組件——工業(yè)攝像機(jī)工業(yè)攝像機(jī)工業(yè)攝像機(jī)分類按不同芯片類型劃分：1、CCD攝像機(jī)2、CMOS攝像機(jī)工業(yè)攝像機(jī)分類按不同芯片類型劃分：CCDSensor—FullFrameArraySensorOutput(Amplifier)Serialreadoutregister優(yōu)點(diǎn)：填充因子(fillfactor)可以達(dá)到非常高，甚至達(dá)到100%。這樣Sensor靈敏度非常大。缺點(diǎn)：由于傳輸和讀出使用的時(shí)鐘相同，因此Sensor上面的部分曝光時(shí)間比下面的長(zhǎng)，這會(huì)造成Smear現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問題，必須使用機(jī)械快門或閃光燈。CCDSensor—FullFrameArraySCCDSensor—FrameTransferSensor解決了FullFrameArraySensor發(fā)生Smear現(xiàn)象的問題從感光部分轉(zhuǎn)移到屏蔽存儲(chǔ)區(qū)域的時(shí)間約為500us優(yōu)點(diǎn)：在曝光時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，Smear現(xiàn)象比FullFrameArraySensor小很多缺點(diǎn)：由于需要兩個(gè)Sensor，因此成本非常高LightsensitiveCCD-sensorShieldedmemoryareaReadoutregister...............................CCDSensor—FrameTransfeCCDSensor—InterlineTransferSensors轉(zhuǎn)移時(shí)間約為1us，因此完全不存在Smear現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)：由于轉(zhuǎn)移時(shí)間非常短，因此不需要使用機(jī)械快門或閃光燈缺點(diǎn)：由于屏蔽區(qū)占用了Sensor的部分面積，因此使得此種傳感器填充因子只能在20%~70%添加微鏡頭可以增加填充因子HorizontalshiftregistersverticalshiftregisterShielded(Photodiodes)SensorelementsOutput(Amplifier)CCDSensor—InterlineTraElectronicshutter&MicroLensesOverflowDrain主要用來(lái)消除CCDSensor的Blooming現(xiàn)象它也被用來(lái)實(shí)現(xiàn)電子快門通過(guò)MicroLenses可以將傳感器的填充因子提高。CCD可以從80%提高到約100%CMOS可以從30%提高到約80%Electronicshutter&MicCMOSSensorCMOSSensorAOI由于CMOS可直接訪問單個(gè)像素，因此在AOI非常小的情況下，CMOS與CCD相比，幀率上有較大的優(yōu)勢(shì)。CMOS

Sensor甚至可以將A/D轉(zhuǎn)換集成到每個(gè)像素中去，在不使用AOI時(shí)幀率上也有優(yōu)勢(shì)AOI由于CMOS可直接訪問單個(gè)像素，CCDvsCMOSCCDCMOS優(yōu)1.圖像質(zhì)量高2.靈敏度高3.對(duì)比度高1.體積小2.片上數(shù)字化3.很多片上處理功能4.低功耗5.沒有Blooming現(xiàn)象6.直接訪問單個(gè)像素7.高動(dòng)態(tài)范圍（120dB）8.幀率可以更高劣1.Blooming2.不能直接訪問每個(gè)像素3.沒有片上處理功能1.一致性較差2.光靈敏度差3.噪聲大CCDvsCMOSCCDCMOS優(yōu)1.圖CCDvsCMOSCCDCMOS串行處理并行處理，可直接訪問單像素線性度好高動(dòng)態(tài)范圍低噪聲存在固定模式噪聲功耗一般功耗較低集成度較低高集成度，芯片上集成了很多功能CCDvsCMOSCCDCMOS串行處理InterlacedScanvsProgressiveScanInterlacedScanProgressiveScanInterlacedScanvsProgRollingShuttervsGlobalShutterRollingShutterGlobalShutterRollingShuttervsGlo

彩色攝像機(jī)1.Bayer2.3CCD3.3Lines4.…………彩色攝像機(jī)1.Bayer

彩色攝像機(jī)效果對(duì)比3CCDRawImageBayerDiffere