選擇機器視覺組件

本文概述了機器視覺系統的組成部分，相機，鏡頭，光源，處理器和程序。讓我們先從相機開始。

你在選擇相機的首要考慮是需要的圖像分辨率。圖像分辨率是相機中的圖像傳感器上的行和列的行數和列數。圖像分辨率越高，你的視覺系統就可以解決的部分就越詳細，你的視覺系統的測量精度也就越高。然而，更高的圖像分辨率，創建更多的圖像數據傳輸和處理，并可能會限制你的視覺系統的速度。此外，更高的圖像分辨率需要一個更高的質量和更昂貴的鏡頭。 

 

選擇相機  

下一個相機的特點，你需要考慮的是是否使用單色或彩色成像。通常這將是一個簡單的選擇。如果您的應用程序不需要識別的顏色，或者如果它只需要兩個明顯不同的顏色之間的，那么顯然你應該選擇一個單色相機。大多數機器視覺應用程序使用單色相機。

色彩是必需的，如在整理食物成熟或瑕疵，你有兩個基本選擇：單芯片彩色攝像機和三芯片彩色攝像機。大多數彩色機器視覺系統使用一個單芯片彩色攝像機。這種單一的圖像傳感器芯片有一個像一個單色相機的圖像傳感器，除了每個像素有一個在每個像素的顏色過濾器，只響應紅色，或綠色，或藍色的光。最常見的安排這些顏色過濾器是由一排交替的紅色和綠色的過濾器，和下一行組成的交替的綠色和藍色的過濾器的一行的拜耳模式。在攝像機的電路把從像素數據信號給一個紅色，綠色和藍色的值為每個像素。

為單片機所指定的圖像分辨率，是紅色加上加綠色加藍色像素的像素。所以，在你的單芯片彩色攝像機紅顏色的真實圖像的分辨率是其指定的圖像分辨率的1/4。當選擇一個單芯片彩色相機時，你必須考慮到這一減少的圖像分辨率。

三個芯片彩色攝像機類似于高端相機。他們有一個棱鏡組件，通過它的顏色將入射光在三個方向上分裂，并且在三個顏色路徑中的每一個都有三個仔細對準的圖像傳感器。這三個芯片的彩色相機給你最好的表現，但在一個非常顯著的價格溢價。

另一個考慮，你在選擇一個相機是它的接口。在智能相機中，相機和處理器是集成在一起的，沒有相機處理器接口的用戶考慮。除了在日本，模擬相機仍然被廣泛應用于機器視覺，所有的相機接口都是數字。有幾個選擇：USB 3，Camera Link，吉比特因特網，HS的鏈接，和CoaXPress。這些接口的特性的描述超出了本文的范圍。然而，有些接口（Camera Link，HS的鏈接，和CoaXPress）用于圖像數據率很高。如果你用的話，你會需要圖像采集卡，安裝在您的處理器。其他接口（USB 3和千兆因特網）直接插入電腦不需要圖像采集卡，并為許多機器視覺應用提供滿意的圖像數據速率。

 

選擇一個鏡頭

在選擇相機后，您將需要選擇一個鏡頭。顯然，鏡頭必須安裝到相機，但它也必須提供正確的放大倍率和工作距離，以及與圖像分辨率兼容。對于真正緊湊的相機，你將有更小的鏡頭，更大的，更高分辨率的相機，你將有不同的鏡頭安裝更大的鏡頭。

在設置放大，你需要知道圖像傳感器的尺寸（HI）從你的相機數據表和您所需的視場（FOV）大小。放大倍率（M）是喜視場比。焦距（f）的透鏡的放大率和工作距離（WD）你需要確定。它可以從公式估計：

 

F = WD x M / (1 + M)

 

為了避免困難，找到一個鏡頭，準備一些靈活性工作距離或在大小的視野。

該鏡頭還具有一個解決能力，不同的放大倍率。鏡頭的分辨能力必須與相機的圖像分辨率和圖像傳感器上的像素大小相匹配。

 

照明

下一個你需要考慮的組件是光源。經驗豐富的機器視覺工程師都知道，最常見的原因與機器視覺應用的困難是選擇正確的照明問題。在制造環境中，在工程臺上工作的一種照明技術可能是不可靠的。

有兩種基本方法：背光照明和前照燈。在背光光源的位置，你的部分相對的相機側面。如果機械約束允許背光和零件的特征從它的輪廓清晰可見，然后背光通常給你最高的對比度的圖像。

在前照明中，您將光源放置在同一邊的一部分作為相機。光從一部分反射到相機。前照明可以敏感的反射，紋理，高度或坡度的部分的表面的變化。然而，前照明是最常見的照明形式的機器視覺應用。你有很多不同的前照明方法定向聚光燈，投射清晰的陰影，環產生比較均勻的照明燈光，在軸擴散照明和頂燈產生近無影照明。有效地選擇一個良好的照明光源為機器視覺應用需要顯著的經驗。

 

處理器的選擇

下一步你可以考慮使用什么處理器。有三種基本的選擇：一臺個人電腦，一個嵌入式處理器的相機，或一個單獨的專用處理器。正在設計的機器視覺系統的一個很大一部分使用的個人計算機或它的衍生物。這種選擇給你最有價值的處理能力，一個環境，與軟件和可用的程序員是很好的支持，一個處理器來處理大量的相機的能力。

當處理器被嵌入在相機中時，你有一個“智能相機”，智能相機被廣泛應用于機器視覺。對于一個單一的相機應用程序，一個智能相機可能是最簡單和最具成本效益的方法。然而，一臺電腦或筆記本電腦通常需要程序的智能相機。當您的應用程序需要兩個以上的相機，往往是智能相機將不是最低的成本的替代品，但你可能仍然發現他們有吸引力的其他原因，如易于維護，如果你已經在其他應用中使用智能相機。

一個智能相機可能會有一個鏡頭，有時一個環的發光二極管（LED）提供照明。鏡頭通常由供應商提供，以符合您的應用程序的要求。

 

使用什么程序

機器視覺系統的最后一個元素，你需要考慮的是程序接口的攝像頭，處理圖像，并將結果與其他自動化組件連接。幸運的是，機器視覺供應商在這方面取得了顯著進展，在過去的二十年。最聰明的相機來的軟件，可以配置為一個應用程序，包括接口，沒有任何計算機編程。許多這些智能相機使用拖放圖形化編程，其中的特定功能被拉到一個工作區，與線連接到其他功能塊，然后通過改變屬性調整，以提供最佳的性能。

更復雜的圖像處理是可能的，與高層次的軟件庫。這些庫給程序員提供了一個廣闊的圖像處理功能。雖然這些軟件包使非常復雜和強大的圖像處理的發展，他們需要在圖像處理的專業知識和在特定的軟件包。