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机器视觉基础知识(1)

时间:2013-03-07来源:机器视觉网http://pcmv.cn 作者:石鑫华 点击: 999999次

机器视觉基础知识(1)

机器视觉定义

机器视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分CMOSCCD两种)把图像抓取到,然后将该图像传送至处理单元,通过数字化处理,根据像素分布和亮度颜色等信息,来进行尺寸、形状、颜色等的判别。进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
机器视觉伴随计算机技术、现场总线技术的发展,技术日臻成熟,已是现代加工制造业不可或缺的产品,广泛应用于食品和饮料、化妆品、制药、建材和化工、金属加工、电子制造、包装、汽车制造等行业。
机器视觉的引入,代替传统的人工检测方法,极大地提高了投放市场的产品质量,提高了生产效率。

机器视觉的引入

1、     自动化和电脑技术是机器视觉进入工业生产线的关键要素
2、     自动化技术的发展史是机器逐步取代人工的历史
a)   传感与控制是自动化的主要分支
b)   人类大脑、四肢、感官和神经分别可以对应CPU、运动控制、传感器和网络。
3、     人类视觉是最后几个被取代的器官之一
4、     在很多情况下人类视觉越发不能满足要求
a)   高速、高精、超视、微距
b)   客观、无疲劳、环境限制等

机器视觉的概念和相关技术关系

机器视觉系统组成
机器视觉系统组成

机器视觉光学部分介绍-光源种类

LED – 发光二极管/石英卤素灯 – 纤维光学/萤光/金属卤化物(显微镜方法)/ 氙光/高压钠/紫外线(背光源)/ 红外线 /电镀光
 光源种类
光源种类

机器视觉系统组成-镜头

视野 (FOV)

图像采集设备所能够覆盖的范围,它可以是在监视器上可以见到的范围,也可以使设备所输出的数字图像所能覆盖的最大范围。

最大/最小工作距离(Work Distance)

从物镜到被检测物体的距离的范围,小于最小工作距离大于最大工作距离系统均不能正确成像。

景深(Depth Of Field)

在某个调焦位置上,景深内的物体都可以清晰成像。

畸变

几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图像范围内不同位置上的放大率存在的差异。几何畸变主要包括径向畸变和切向畸变。如枕形或桶形失真。

镜头接口

C-MOUNT
镜头的标准接口之一,镜头的接口螺纹参数:
公称直径:1“
螺距:32牙
CS-Mount是C-Mount的一个变种,区别仅仅在于镜头定位面到图像传感器光敏面的距离的不同,C-Mount 是17.5mm,CS-Mount是12.5mm。
C/CS能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过1“。

按照等效焦距

广角镜头
等效焦距小于标准镜头(等效焦距为50mm)的镜头。特点是最小工作距离短,景深大,视角大。常常表现为桶形畸变。
中焦距镜头
焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。通常情况下畸变校正较好。
长焦距镜头
等效焦距超过200mm的镜头。工作距离长,放大比大,畸变常常表现为枕形状畸变。
等效焦距计算方法:     
 实际焦距×43mm
 镜头成像圆的直径

按照功能分

变焦距镜头
镜头的焦距可以调节,镜头的视角,视野可变
定焦距镜头
镜头的焦距不能调节,镜头视角固定。聚焦位置和光圈可以调节
定光圈镜头
光圈不能调节,通常情况下聚焦也不能调节。

按照用途分

微距镜头(或者成为显微镜头)
用于拍摄较小的目标具有很大的放大比
远心镜头
包括物方远心镜头,像方远心镜头以及双边远心镜头(MV)。
远心镜头
远心镜头

成像面

可以在镜头的像面上清晰成像的物方平面

光圈与F值

光圈是一个用来控制镜头通光量装置,它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用F值,如f1.4,f2,f2.8 etc。

焦距

焦距是像方主面到像方焦点的距离。如16mm, 25mm

分辨率

测量系统能够重现的最小的细节的尺寸常常用每毫米线对来表示,也就是根据这个镜头能够分辨一毫米内多少对直线。选择镜头的时候必须注意厂商给出的分辨率的定义方式。
lp/mm (line pair per mm)
lp/mm是表征分辨率的最简单的指标,但不是最佳指标,最佳的指标是镜头的调制传递函数MTF。
 
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