機器視覺的人性化的一面

視覺標準正在推進的新機器視覺技術的設計，同時還解決了人類需要簡單的使用系統。

相機，傳感器和視頻接口技術的進步，幫助電源的機器視覺解決方案的持續發展，制造和質量檢驗，遠遠超過任何人的能力。這些成像系統找到微觀的故障不能被人類的眼睛，速度將卑微的奧運田徑明星的舉動，和舉起的重量遠遠超出了我們的肌肉和肌腱的能力。

有時被忽視的新技術的發展是人類的元素。這是特別真實的機器視覺應用，其中一個很大的技術開發的重點是更換或增加人類的能力。

然而，機器視覺系統的設計者和制造商不應該忘記，它是一個人類誰作出的購買選擇，建立和維護系統，并經常監視或分析數據，作出商業決策。本文討論了如何視覺標準都推進了新機器視覺技術的設計，同時還解決了人類需要簡單的維護和使用系統。

即插即用優勢

USB已經成為各種消費電子和計算設備的有線數據連接的骨干力量，主要是因為其易于使用和廣泛的可用性。一個例外是機器視覺，其中該標準的早期版本中未能實現，以支持未壓縮的原始數據的實時圖像分析的傳輸所需的帶寬。

這改變了使用USB3.0標準或超高速USB-其提供USB 2.0的10倍的帶寬。采取這種原始速度和建筑上GigE視覺開發的概念的優勢，機器視覺行業在2013年2月標準化成像和視頻數據的傳輸與多USB3視覺的釋放USB 3.0電纜。

隨著USB3視覺，視頻和數據是通過攝像頭和傳感器直接傳送到現有的端口上的電腦，筆記本電腦或平板電腦，在靈活的USB 3電纜。USB 3總線提供持續吞吐量接近3 Gb/s，超越相機鏈接庫配置的性能和相媲美的介質配置而不要求多個電纜或專門的PCIe端點捕捉數據幀捕獲。

帶寬已為USB3 Vision的早期采用的主要驅動力，但系統制造商不應該忽視可用性方面的優勢，通過更靈活的布線和連接插頭和發揮了。

在采摘機器人，外部圖像采集卡將圖像從一個現有的Camera Link相機飼料轉化為USB3 Vision兼容的視頻。視頻，電源和控制數據傳輸在一個單一的靈活，更輕的布線，是更容易安裝比笨重的布線和連接器的傳統接口。這提供了可測量的時間優勢的初始安裝和今后的維護過程中，同時降低整體系統的成本和復雜性。

在顯微鏡系統進行檢查和分析設計人員可以降低成本，提高可用性，并減少復雜性將Camera Link相機為USB3 Vision攝像頭。這些系統經常使用一個相機連接相機將顯微圖像傳送到計算機進行分析和觀察。相機連接視頻接口需要龐大的、專業的布線和PCIe圖像采集卡在桌面計算機采集圖像，從而在更復雜的系統，更高的成本，和有限的元件選擇。

相比之下，一個USB3 Vision外部圖像采集卡將圖像從顯微鏡攝像頭通過USB 3電纜直接在筆記本電腦上現有的端口，單板計算機或平板電腦。消除連接攝像機圖像采集卡在PCIe插槽需要降低系統總體技術的復雜性，與容易的路線即插即用USB 3電纜允許更快的安裝和拆卸檢驗站。

移動成像系統

最終用戶越來越多地遷移到更便攜的視覺系統，可以在工廠車間的工作站上使用。雖然較小的，更強大的相機和圖像源的進化支持這些解決方案的發展，視覺標準發揮了重要的作用，在確保成本和可用性的優勢。

一個例子是條碼驗證，其中的視覺標準顯著簡化設計使緊湊的桌面成像系統。條碼打印驗證系統有助于降低成本，提高生產力，并提供詳細的質量分析，以確保高讀取率在自動化的質量檢查和倉庫過程中的錯誤。

通過識別質量集成在生產過程的早期，標簽或標記系統可以升級或更換之前不可讀的條形碼的制作。如果快速檢測和自動抄表系統不能識別產品不是印刷錯誤，然后條形碼可能需要手動進入供應鏈系統或未經核實的產品必須被銷毀。這導致中斷的制造工藝和額外的成本。

這些打印檢定系統依靠機器視覺硬件和軟件確保條碼滿足在自動化程序可讀性的行業標準，與緊湊的嵌入式視頻接口提供成本和規模效益。

在圖3所示的應用，便攜式條碼驗證單元采用了CMOS圖像傳感器和專門設計的照明捕捉條碼的高分辨率圖像。一個嵌入式的視頻接口將圖像轉換為一個視覺或USB3 Vision兼容圖像流。圖像，然后傳輸到一個現成的電纜直接到一個端口上的計算平臺上的條碼可讀性進行了驗證。以太網供電（PoE）或USB供電進一步簡化了布線和降低組件成本。通過消除一個PCIe圖像采集技術的復雜性，使一個電纜裝置，便攜式系統可以很容易地移動到不同的工作單元在生產車間。

無線連接現在是大多數終端用戶的預期功能，機器視覺也不例外。醫療一直是第一個完全擁抱移動成像市場之一，類似的技術現在正在使用的移動無損檢測和檢查在工業應用。

嵌入式視頻接口提供系統的制造商和集成商提供了簡單的方法來整合視覺2無線視頻連接到相機，X射線板，及應用在布線產生的復雜性，成本和其他成像設備，可用性挑戰。

嵌入式視頻界面流的未壓縮視頻的低延遲，一致在持續在IEEE 802.11n無線鏈路的吞吐量。根據不同的應用需求，視頻也可以存儲在視頻接口的幀緩沖區，具有計量輸送在無線連接。視頻直接傳輸到一臺筆記本電腦，平板電腦，或單板計算機，消除一個昂貴的圖像采集卡的臺式PC機的需要。

在一個工業X射線應用的無線解決方案可以被嵌入在一個平板探測器（FPD），可攜帶式X射線成像系統之間移動。嵌入式硬件無線傳輸實時圖像從顯示器直接顯示，計算平臺的分析和記錄。有沒有必要為一個獨立的802.11n連接成像設備的無線網絡，或一個PCIe幀采集每個端點捕捉圖像數據；顯著降低了系統的技術復雜性。

最終用戶的視頻

機器視覺系統生成高質量的、未壓縮的圖像為實時自動處理和分析所需的。盡管這些應用有其他要求看例如生活質量保證的目的傳送和記錄高帶寬視頻是不切實際的和昂貴的一條生產線或歸檔的監控。相反，系統運營商往往被迫安裝一個第二個視頻系統，用于通用的查看和記錄。

壓縮代表了一個新的機會，制造商設計更經濟，更容易使用的成像系統的機器視覺，現場觀看，和記錄的目的。有兩種類型的壓縮，設計人員應該考慮成像應用。

有損壓縮，也被稱為“不可恢復的，“失去了一些信息和原始圖像的清晰度。H.264，流行的DVD和網絡視頻流，是有損壓縮的一個例子。它在減少數據大小做了出色的工作，以50:1或更高的壓縮比，但導致高延遲。圖像質量的損失是不能被人類的眼睛，和延遲幾秒鐘沒有影響時，遠程觀看或錄制的圖像流。

這種類型的壓縮是理想的視覺應用與多個最終用戶。例如，從視覺上的相機生產線未壓縮的視頻可以傳輸到處理和分析平臺（圖4）。相同的視頻可以被多點傳送到轉碼網關，它使用H.264壓縮和傳輸的視頻在有線或無線連接到操作中心。在那里，運營商可以遠程監控設施和關鍵事件可以記錄下來，為以后的分析。

可采或數學的無損壓縮技術，如JPEG-LS和JPEG 2000一定的模式，具有較低的壓縮比，但所有的原始信息保存。此外，延遲是要低得多，這種“光壓縮”。

這使得可恢復壓縮適用于低延遲是必要的系統，但數據速率需要高于什么可以支持由現有的布線。例如，1080P的視頻可以通過千兆以太網電纜，或相機連接完整的視頻可以通過USB 3電纜傳輸。因此，設計者可以增加系統的功能，通過提供更高分辨率的圖像，在不太昂貴的，更容易使用的布線。

機器視覺的人類利益

雖然技術的發展往往側重于“更聰明，更小，更快，”背后的每一個高速制造機器人和便攜式成像應用是一個人類誰在購買前評估成本效益，安裝和維護系統，并最終分析數據作出商業決策。設計這些系統圍繞基于標準的視頻接口，確保這些解決方案是具有成本效益和更容易使用。