什么是机器视觉

机器视觉涵盖计算机科学、光学、机械工程和工业自动化。不像计算机视觉主要专注于基于机器的图像处理，机器视觉利用数字输入输出设备将图像采集系统与计算机网络集成到一起来控制生产设备，比如机器人臂。制造商们喜欢机器视觉系统是因为利用机器视觉进行高速、高放大率、全天运行和重复操作的视觉监测。
    机器视觉不同于计算机视觉，它涉及图像处理、人工智能和模式识别
机器视觉是专注于集合机械，光学，电子，软件系统，检查自然物体和材料，人工缺陷和生产制造过程的工程，它是为了检测缺陷和提高质量，操作效率，并保障产品和过程安全。它也用于控制机器。
机器视觉是将计算机视觉应用于工业自动化。

机器视觉系统组件
一个典型的机器视觉系统由以下组件组成：
◆     有用于采集图像的一个或多个带有合适光学系统的的数字或模拟相机（黑白或彩色），比如将需要的视场聚焦到图像传感器的镜头，还有配套的光源；
◆     用于输出结果的输入输出硬件（比如数字I/O）或通讯方式（比如网络连接或RS232）
◆     用于部件监测的同步传感器（常见是一个光学或电磁传感器）来触发图像获取，并处理的对多种形式的触发进行分类，发送或抵制受影响的部分
◆     一个处理图像和检测相关特征的程序

机器视觉检测系统的目标通常是检测具有某种需求的一个测试样本的一致性(compliance)，比如指定的尺寸，数目，零件是否缺失等等。最终的任务通常被分解成多个独立的阶段，每一个阶段有个一个特定的标准。这些单个的检测有以下的流程：
■     图像采集
■     图像预处理
■     一个或多个感兴趣区域的定义
■     对象分割
■     对象特征计算
■     分割物体正确性的决策

一般地，采集一幅图像，或许是移动过程中的多幅图像，是分析场景的一个先决条件。在一些情况下这些图像并不适合立即检测，需要预处理去改变某个尺寸上特定的结构等等。在大多数情况下，至少要了解图像中的哪些区域要用于分析，例如，读取的标签位置或验证的成分。这些称作感兴趣区域ROI（或AOI）。当然，这样一个区域也构成了整幅图像。

分割过程用于隔离这些区域。因为这步是一个基础角色，在机器视觉中会用到各种各样的分割方法。一旦这个对象被分割出来，就能计算出特征属性，比如面积、周长、位置、方向、间距，预定义模式的相似度（比如字符识别）。最后，这些属性被用来比对检测任务的名义值的顺从性。

照明
这里有两种基本的照明方式，前光源和背光源。这两种方式的选择取决于检测需求，前光源适合于增强表面本身，比如印刷、雕刻的字等等，而背光源是提供更好的对比度，比如测量和定位任务。
   不论前光源和背光源，光源都有哪些类型呢？角度光源对提取表面效果是极好的，正如人眼倾斜从不同角度看一个物体，这样能有助于辨别表面结构，但是阴影会是一个问题。漫射光源能帮助消除阴影和反射，这个很适合于位置上的检测。另一种消除反射和增强透明层的对比度的方法是改变光源极性（ploarise），在相机上使用一个偏振过滤器（偏振黑光源能感应表面张力的变化）。环形光源沿着光轴提供强烈的shadow-free光，经常结合偏振片来消除麻烦的反射。
另外还值得一提的是红外光和紫外光，也是能够达到所需要的照明效果。

相机和镜头
从历史上来看，一个摄像机产生一个模拟信号，这个信号被图像采集卡处理成数字信号。今天，数字相机的飞快市场接受率，被开发紧凑高性能的CCD成像技术所点燃，已经消除了必须使用图像采集卡的时代，因为数字图像能立即通过FireWire，USB或Gigabit Ethernet进行传输。
一些应用需要多个相机，这个取决于产品线的速度，被检测物体的尺寸和图像分析的类型。另外，面阵相机对一些诸如扫描一个连续的移动物体是不适合的。针对这些应用就需要使用线阵相机。
不管相机技术，对镜头的正确选择就是极为重要的。远心镜头对小物体提供高精确性图像，在各种测量和字符识别应用中都是理想选择。鱼眼镜头适合采集较大物体图像，但是会有桶（barrel）扭曲，在检测存在和定位方面应用较好。

图像处理
通过它们的所有特性，机器视觉图像处理应用非常多样化，应用开发者们需要易于使用的软件提供灵活的编程环境和简单的常用视觉工具和应用案例。这个就是推动图像采集、处理和分析功能和控制硬件的软件，它应该提供如下这些功能：
☆     以相机为中心的易于去拖动和drop图形用户接口
☆     很灵活的相机控制
☆     针对实时参数设定的实时采集和显示窗口
☆     优化信号内部关系和精确设置的高性能工具

这些还需要其它的一些软件支持，诸如以下这些：
★     针对求平均、相减等这些点对点操作运算
★     具有可变和灵活kernel尺寸的相邻滤波运算
★     形态学工具，包括灰度级和二值
★     基本的局部适应阈值技术
★     对图像进行裁切、镜像、旋转或裁切的几何工具
★     进行水平和垂直投影和计算向量差的测量工具
★     将前景对象从背景中分离出来的分割

    在图像处理软件将数据处理成一个可用的状态后，它的分析函数就会从中提取用于判断做出决策的信息。常见的分析功能包括：
△     测量
△     模式匹配
△     Blob分析
△     光学字符识别和条码解码
△     表面检测
△     颜色分析