机器人视觉（Robot Vision）简介

机器视觉系统的组成

　　　机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能，也就是用计算机来实现对客观 
的三维世界的识别。按现在的理解，人类视觉系统的感受部分是视网膜，它是一个三维 
采样系统。三维物体的可见部分投影到网膜上，人们按照投影到视网膜上的二维的像来 
对该物体进行三维理解。所谓三维理解是指对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的 
距离、质地和运动特征（方向和速度）等的理解。

　　机器视觉系统的输入装置可以是摄像机、转鼓等，它们都把三维的影像作为输入源 
，即输入计算机的就是三维管观世界的二维投影。如果把三维客观世界到二维投影像看 
作是一种正变换的话，则机器视觉系统所要做的是从这种二维投影图像到三维客观世界 
的逆变换，也就是根据这种二维投影图像去重建三维的客观世界。

　　机器视觉系统主要由三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。

　　将近80%的工业视觉系统主要用在检测方面，包括用于提高生产效率、控制生产过程 
中的产品质量、采集产品数据等。产品的分类和选择也集成于检测功能中。下面通过一 
个用于生产线上的单摄像机视觉系统，说明系统的组成及功能。

　　视觉系统检测生产线上的产品，决定产品是否符合质量要求，并根据结果，产生相 
应的信号输入上位机。图像获取设备包括光源、摄像机等；图像处理设备包括相应的软 
件和硬件系统；输出设备是与制造过程相连的有关系统，包括过程控制器和报警装置等 
。数据传输到计算机，进行分析和产品控制，若发现不合格品，则报警器告警，并将其 
排除出生产线。机器视觉的结果是CAQ系统的质量信息来源，也可以和CIMS其它系统集成 
。

图像的获取

　　图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的 
一系列数据，它主要由三部分组成： 
　　＊ 照明 
　　＊ 图像聚焦形成 
　　＊ 图像确定和形成摄像机输出信号

1、照明 
　　照明和影响机器视觉系统输入的重要因素，因为它直接影响输入数据的质量和至少3 
0%的应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要 
选择相应的照明装置，以达到最佳效果。

　　过去，许多工业用的机器视觉系统用可见光作为光源，这主要是因为可见光容易获 
得，价格低，并且便于操作。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯 
。但是，这些光源的一个最大缺点是光能不能保持稳定。以日光灯为例，在使用的第一 
个100小时内，光能将下降15%，随着使用时间的增加，光能将不断下降。因此，如何使 
光能在一定的程度上保持稳定，是实用化过程中急需要解决的问题。

　　另一个方面，环境光将改变这些光源照射到物体上的总光能，使输出的图像数据存 
在噪声，一般采用加防护屏的方法，减少环境光的影响。

　　由于存在上述问题，在现今的工业应用中，对于某些要求高的检测任务，常采用X射 
线、超声波等不可见光作为光源。但是不可见光不利于检测系统的操作，且价格较高， 
所以，目前在实际应用中，仍多用可见光作为光源。

　　照明系统按其照射方法