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【知识】探索机器视觉系统的基本要素

2016-09-01 15:45
水墨黯月
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  机器视觉系统由众多部件组成,其中包括相机、图像采集卡、照明单元、光学元件与镜头、处理器、软件及显示设备等。简单的机器视觉系统可以识别2D或3D条形码,更复杂的系统可以确保检测的元件满足特定的容差要求、组装正确、没有缺陷。

  很多机器视觉系统配备了采用不同类型图像传感器的相机(如表1所示)。为了确定相机可获得的分辨率,重要的是理解这些传感器可以分辨的每毫米线对数(lp/mm),而不是有效的像素点数。

  表1:传感器分辨率比较

  例如,在一个典型的2588×1958像素、500万像素成像器中,大小为1.4μm2的像素可提供357lp/mm的分辨率;而一个640×480像素的VGA成像器,其像素大小为5.7μm2,可实现88lp/mm的分辨率。对于具有相同尺寸的成像器而言,像素越小,每毫米中就可分辨更多的线对数。

  如果一个特殊的图像传感器包含3μm2的像素,那么根据尼奎斯特采样定律,理论上图像中可以被分辨的最小特性尺寸为6μm。然而实际应用中,并不能达到这一最小尺寸值,因为每个镜头都会产生一定程度的像差。

  灰度图像通常会按每像素8比特存储,从而提供256个不同的灰度渐变。图像中的黑色特性对应更低数值;更亮的像素对应更高数值。这种方法很便捷,因为单一字节对应着单一像素。

  选择相机

  通常,机器视觉系统中使用的相机,可以通过USB3.0、以太网、FireWire、CameraLink及CoaXPress等接口将相机中捕捉到的图像传输到PC系统中。

  目前,集成机器视觉照明、图像捕捉及处理等功能的智能相机,正在为阅读条形码或检测部件是否存在等自动化视觉任务提供经济型解决方案。尽管智能相机的处理器性能或许足以满足这些任务的需求,但是更复杂或要求更高速度的任务则需要额外的处理能力。

  除了性能外,系统集成商还要决定采用何种支持软件以及相机如何连接到外部设备。尽管很多检测部件是否存在的应用中都采用了智能相机,但是一些其他应用可能需要将相机连接到显示设备,用以显示捕获到的图像和图像分析的结果。

  很多智能相机的处理器运行专用的操作系统;也有一些智能相机运行Linux或Unix等商业操作系统。当然,这些相机可以运行任何可在PC上运行的软件包。

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