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深入了解機器視覺
來源:本站    發布日期:2017-5-9    已有 3817 人瀏覽
機器視覺概念
 
  簡單來說,機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。 機器視覺系統主要由圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示三部分組成。主要用計算機軟件來模擬人的視覺功能,從客觀事物的圖像中提取信息,進行處理并最終用于實際檢測、測量和控制。
 
  機器視覺系統的組成

  圖像處理單元——大腦
 
  圖像處理單元由圖像處理軟件完成,圖像處理軟件包含大量圖像處理算法。在取得圖像后,用這些算法對數字圖像進行處理,分析計算,并輸出結果?;魘泳跗笠抵淶木赫?,說到底就是算法準確性的競爭,因此每個企業都會投入很多的資源對核心軟件進行開發。只有優秀的機器視覺圖像處理軟件才能進行快速而又準確的檢查,且減少對硬件系統的依賴性。軟件是機器視覺的大腦,只有在軟件將采集到的圖像數據化以后,機器才能進行識別和檢測等功能。

  光源
 
  光源是機器視覺系統中重要的組件之一,一個合適的光源是機器視覺系統正常運行的必備條件。使用光源的目的是將被測物體與背景盡量明顯分別,獲得高品質、高對比度的圖像。

  鏡頭——視網膜
 
  鏡頭的作用是光學成像。盡管照相機、分析軟件和照明對于機器視覺系統都是十分重要的,可最關鍵的元件還是工業相機鏡頭。系統若想完全發揮其功能,鏡頭必須要能夠滿足要求才行。決定鏡頭性能的參數主要有焦距,工作距離、視嘗景深、分辨率等。景深,是指鏡頭能夠獲得最佳圖像時,被攝物體離此最佳焦點前后的距范圍。視場,表示攝像頭所能觀測到的最大范圍,通常以角度表示,一般說來視場越大,觀測范圍越大。工作距離,是指鏡頭到被攝物體的距離,工作距離越長,成本越高。

  相機——眼球
 
  機器視覺相機(“眼球”)的目的是將通過鏡頭投影到傳感器的圖像傳送到能夠儲存、分析和(或者)顯示的機器設備上。按照芯片類型可以分為CCD相機、CMOS相機。CCD和CMOS是現在普遍采用的兩種圖像工藝技術,它們之間的主要差異在于傳送方式的不同。
 
  圖像采集單元——視覺神經
 
  圖像采集單元中最重要的元件是圖像采集卡,它是圖像采集部分和圖像處理部分的接口。一般具有以下的功能??椋和枷裥藕諾慕郵沼階/D轉換???,負責圖像信號的放大與數字化。有用于彩色或黑白圖像的采集卡。彩色輸入信號可分為復合信號或RGB分量信號。攝像機控制輸入輸出接口,主要負責協調攝像機進行同步或實現異步重臵拍照、定時拍照等。總線接口,負責通過PC機內部總線高速輸出數字數據,一般是PCI接口,傳輸率可高達130Mbps,完全能勝任高精度圖像的實時傳輸。且占用較少的CPU時間。
 
  輸出單元
 
  輸入輸出單元,在完成圖像采集和處理工作之后,需要將圖像處理的結果輸出,并作出與結果匹配的動作,如剔廢、報警燈,并通過人機界面顯示生產信息。
 
  機器視覺的應用領域
 
  視覺技術的最大優點是與被觀測對象無接觸,因此對觀測與被觀測者都不會產生任何損傷,安全可靠。理論上,人眼觀察不到的范圍機器視覺也可以觀察,例如紅外線、微波、超聲波等,而機器視覺則可以利用這方面的傳感器件形成紅外線、微波、超聲波等圖像。另外,人無法長時間地觀察對象,機器視覺則無時間限制,而且具有很高的分辨精度和速度。
 
  所以,機器視覺應用領域十分廣泛,可分為工業、科學研究、軍事和民用4大領域?;魘泳豕惴涸擻糜諞潛戇逯悄薌剎饈韻低?、金屬板表面自動控傷系統、汽車車身檢測系統、紙幣印刷質量檢測、智能交通管理、金相分析、醫學成像分析、流水線生產檢測等等。
 
  目前,將近80%的工業視覺系統主要用在檢測方面,包括用于提高生產效率、控制生產過程中的產品質量、采集產品數據等?;魘泳踝遠璞縛梢源嬡斯げ恢>氳慕兄馗蔥緣墓ぷ?,且在一些不適合于人工作業的危險工作環境或人工視覺難以滿足要求的場合,機器視覺可替代人工視覺。在工業4.0的趨勢下,機器視覺行業方興未艾,機器視覺產品在其他下游行業中的應用仍有長足發展空間。
 
  人工智能的下一個前沿領域
 
  繼2016年5月亞馬遜、英特爾收購歐洲、俄羅斯頂級計算機視覺團隊后,機器視覺戰局再下一城:Facebook、谷歌攜手VisionLabs成功開發出通用的開源計算機視覺開發平臺。國外科技網站Venturebeat發布文章稱,人工智能在過去一年里有著強勁的發展,而未來,機器視覺將會是人工智能的下一個前沿領域。虛擬現實、自動駕駛汽車、機器人、智能城市和物聯網等應用領域不斷的加速發展,全球互聯網和半導體巨頭紛紛布局計算機視覺領域,顯示出智能圖像處理將是下一個競技場,或許意味著機器視覺技術迎來黃金發展時期。
 
  機器視覺作為人工智能的核心技術、全球智能的“慧眼”,很大程度上影響著人工智能的進步,無人駕駛、無人機、智能機器人等近期熱點中的熱點也以機器視覺的發展為前提??梢栽ぜ?,在未來的1-2年內,機器視覺定會成為各國搶占智能市場的必爭之地。據透明市場研究(Transparency Market Research)發布的市場報告,機器視覺增長迅速,我國增速最大。2015年全球機器視覺市場規模約42億美元,增長10.5%。美國約占50%,日本緊隨其后。我國起步較晚,但發展迅速,隨著中國十三五規劃強調制造業技術創新和中國制造2025戰略的深入推進,在工業4.0時代,我國的機器視覺將迎來爆發增長。2015年我國市場規模達3.5億美元,增速為全球首位,約22.2%。到2021年,機器視覺全球市場價值預計將達285億美元,2016-2020年期間,以8.4%的復合年增長率增長,而中國將維持20%的增長率,遠大于世界平均水平。另一方面,從計算機視覺的發展前景看,全球市場規模2016年后發展極為迅速??悸塹交魘泳跤爰撲慊泳蹕噯諳嗤?,步伐同步,可以斷定機器視覺廣闊前景。
 
  中國制造2025
 
  機器視覺是生產過程數據采集的首選技術。世界各國近年來紛紛在工業制造方面發力,德國提出的“工業4.0”更是成為工業技術發展的標桿。為了保持我國在世界制造業中的競爭地位,我國提出了三步走的《中國制造2025》規劃綱要。其中強調了“中國制造”向著“中國智造”轉型,這與德國工業4.0“智能工廠”概念相呼應。同時,中國制造2025還強調了深度“兩化融合”等概念。無論是“中國智造”還是“兩化融合”,都離不開生產流程的數字化,而數字化離不開數據的采集,說到數據采集,人們第一個想到的一定是機器視覺技術。
 
  中國機器視覺行業發展趨勢
 
  勞動密集型制造業對“機器換人”的需求日益提升。我國人口結構老齡化,勞動力成本進一步抬高,加之我國制造業自動化程度較低,以往的自動化設備較為老舊,這就導致我國勞動密集型制造業有較大設備采購和設備更新換代的需求,因此我國勞動密集型制造業機器視覺系統需求潛力巨大。據中國機器視覺產業聯盟估計,我國機器視覺行業產值還未及中國市場份額的1/4。即使在機器視覺技術應用最為普及的半導體行業,機器視覺的滲透率也只有20%~30%。因此未來國內機器視覺市場潛力巨大,市場遠未飽和。
 
  機器視覺全面替代人眼是大勢所趨,它具有自動化、高效、高精度、非接觸等特點,將廣泛應用于包括工業、農業、醫學、智能交通、航天軍工等各行各業。國外已經進入深入發展期,中國當前滲透率還很低,正在進入加速爆發期,尤其在工業領域最先爆發,涌現出對機器視覺的強烈需求。國內企業面臨行業大爆發+技術進步+進口替代的大機遇。雖然中國機器視覺還很小,但在由中低端向高端的逐步國產化中,必將有一批本土企業長大,在其過程中我們將看到比營收更具爆發力的是利潤的增長。
作者:Admin
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