搭建機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)白皮書(shū)（一）

圖像處理系統(tǒng)可用于各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域，其中包括制造業(yè)、醫(yī)藥業(yè)和交通監(jiān)控。在選定光源和鏡頭之后，數(shù)字相機(jī)本身也是圖像處理系統(tǒng)中一個(gè)最重要的環(huán)節(jié)。數(shù)字相機(jī)通過(guò)特定的協(xié)議與計(jì)算機(jī)通信，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集圖像數(shù)據(jù)，，也可與相機(jī)通訊修改相機(jī)設(shè)置。應(yīng)用場(chǎng)合不同，對(duì)工業(yè)圖像處理相機(jī)的要求也將截然不同。但是這類(lèi)相機(jī)肯定與您所熟悉的民用級(jí)數(shù)字相機(jī)區(qū)別很大。例如，工業(yè)相機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)包括靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍、噪聲等級(jí)、幀速率以及分辨率等。為了充分發(fā)揮他們的潛能，工業(yè)相機(jī)還必須與外圍設(shè)備兼容。同樣地，合適的光學(xué)和光源設(shè)置，用于傳輸相機(jī)輸出數(shù)據(jù)的接口形式，對(duì)于檢測(cè)任務(wù)也是至關(guān)重要的。這些檢測(cè)任務(wù)究竟涉及到哪些方面？讓我們來(lái)看看具體的需求定義。
  

如果您希望設(shè)計(jì)一套完整的圖像處理系統(tǒng)，首先需要提出的問(wèn)題是：該系統(tǒng)究竟需要在哪些條件下實(shí)現(xiàn)哪些功能。這第一步看起來(lái)非常明顯，不值一提，很多情況下它也確實(shí)被忽略了。系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該花時(shí)間想清楚。完成這個(gè)簡(jiǎn)單步驟，可以為后續(xù)的工作節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)。
此系統(tǒng)僅用于顯示被檢物體的圖像，使用放大鏡頭或特定的光源來(lái)獲取肉眼所看不見(jiàn)的產(chǎn)品特性？
?計(jì)算目標(biāo)產(chǎn)品參量，例如尺寸大小和體積？
?精確定位，如自動(dòng)化撿取系統(tǒng)？
?根據(jù)預(yù)定的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)將產(chǎn)品分類(lèi)？
除此之外，圖像處理之后的另外一個(gè)重要問(wèn)題是：要不要現(xiàn)場(chǎng)員工的協(xié)助一起同該系統(tǒng)完成指定工作，在這種情況下，速度就不是一個(gè)搭建系統(tǒng)時(shí)需要考慮的主要因素，人將作出最終判定。如果要進(jìn)行自動(dòng)分揀或剔除有缺陷的零件，情況則將大不相同。隨
著最終處理自動(dòng)化程度的提高，在軟件中定義可客觀(guān)驗(yàn)證的規(guī)范，這在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)處理中更為關(guān)鍵。與由人對(duì)圖像進(jìn)行后續(xù)檢測(cè)的情況相比，自動(dòng)檢測(cè)和實(shí)時(shí)處理還要求系統(tǒng)具備更強(qiáng)的兼容性。
其次，一定要確定檢測(cè)目標(biāo)和檢測(cè)精度。例如，要測(cè)量某個(gè)目標(biāo)物體，必須確保該目標(biāo)物體在圖像中的完整性，且圖像的分辨率要高于檢測(cè)的誤差閾值。例如我想檢測(cè)一個(gè)蘋(píng)果的直徑，誤差范圍是 1厘米，則圖像的分辨率必須大大的低于 1 厘米。
目標(biāo)物體的位置——需要考慮圖像中的目標(biāo)物體是否能明顯區(qū)分開(kāi)？
?被測(cè)產(chǎn)品是不是卷起來(lái)的比較單薄的產(chǎn)品？
?在檢測(cè)產(chǎn)品之前，是不是必須要將產(chǎn)品分離散開(kāi)？
?在檢測(cè)產(chǎn)品時(shí)候，被測(cè)物是不是在運(yùn)動(dòng)中檢測(cè)？如果是，速度如何（是在分揀系統(tǒng)的傳送帶上還是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中）？
?目標(biāo)物體在錄像時(shí)是不是靜止的（例如，已由自動(dòng)灌裝機(jī)存儲(chǔ)在某處）？
另外一個(gè)框架條件是視野，即視場(chǎng)所覆蓋區(qū)域的寬度和長(zhǎng)度。這個(gè)通常被定義為傳送帶或產(chǎn)品本身的寬度，或由被檢測(cè)的目標(biāo)物體的體積決定。此外，還必須考慮到可用物理空間是否會(huì)帶來(lái)某些限制（例如相機(jī)和目標(biāo)物體之間的最小和最大距離），濕氣、環(huán)境溫度的升降或最大能耗是否會(huì)引發(fā)的其他問(wèn)題。
最后，必須通盤(pán)考慮整個(gè)系統(tǒng)。這里最需要關(guān)注的是，您搭建的這個(gè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是不是比較大，是不是屬于產(chǎn)線(xiàn)的一部分，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)與產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)的接口方式如何，或者圖像處理系統(tǒng)是否為離線(xiàn)設(shè)備。這一點(diǎn)對(duì)于根據(jù)相應(yīng)目的實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像處理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。