图像测试技术-机器视觉.docx

南京理工大学研究生研究型课程考试课程名称：图像测试技术考试形式：□专题研究报告 √论文 □大作业 □综合考试学生姓名：****学号： ******评阅人：张宏超时间：2013年6 月摘要本文简要介绍了有关机器视觉研究进展、概念、系统的组成, 以及与机器视觉相关的关键技术，并介绍了机器视觉的几种实现方法。关键词：机器视觉；FPGA；嵌入式AbstractThis article briefly describes the composition of the machine vision research progress, concepts, systems, and related key technologies and machine vision, and machine vision describes several methods. Keywords: machine vision; FPGA; embedded机器视觉引言机器视觉是研究计算机模拟生物宏观视觉功能的科学和技术，即用摄像机和计算机等机器代替人眼对目标进行测量、跟踪和识别，并加以判断。它一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理、模式识别等诸多领域的交叉学科。主要应用于如工业检测、工业探伤、精密控制、自动生产流水线、邮政自动化、粮食优选、显微医学操作，以及各种危险场合工作的机器人等。机器视觉，是人工视觉，又可称作工业视觉，或计算机视觉，与人类视觉或动物视觉有着本质的不同。也有人认为机器视觉是计算机视觉工业应用的一个分支。下面简单介绍机器视觉在国内外的应用现状。在国外，机器视觉的应用普及主要体现在半导体及电子行业，其中大概40%左右都集中在半导体行业。具体如PCB印刷电路：各类生产印刷电路板组装技术、设备；单、双面、多层线路板，覆铜板及所需的材料及辅料；辅助设施以及耗材、油墨、药水药剂、配件；电子封装技术与设备；丝网印刷设备及丝网周边材料等。SMT表面贴装：SMT工艺与设备、焊接设备、测试仪器、返修设备及各种辅助工具及配件SMT材料、贴片剂、胶粘剂、焊剂、焊料及防氧化油、焊膏、清洗剂等；再流焊机、波峰焊机及自动化生产线设备。电子生产加工设备：电子元件制造设备、半导体及集成电路制造设备、元器件成型设备、电子工模具。机器视觉系统还在质量检测的各个方面已经得到了广泛的应用，并且其产品在应用中占据着举足轻重的地位。除此之外，机器视觉还用于其他各个领域。而在中国，以上行业本身就属于新兴的领域，再加之机器视觉产品技术的普及不够，导致以上各行业的应用几乎空白，即便是有，也只是低端方面的应用。目前在我国随着配套基础建设的完善，技术、资金的积累，各行各业对采用图像和机器视觉技术的工业自动化、智能化需求开始广泛出现，国内有关大专院校、研究所和企业近两年在图像和机器视觉技术领域进行了积极思索和大胆的尝试，逐步开始了工业现场的应用。其主要应用于制药、印刷、矿泉水瓶盖检测等领域。这些应用大多集中在如药品检测分装、印刷色彩检测等。真正高端的应用还很少，因此，以上相关行业的应用空间还比较大。当然，其他领域如指纹检测等等领域也有着很好的发展空间。机器视觉系统的机构组成及技术分析在机器视觉系统中, 关键技术有光源照明技术、光学镜头、摄像机、图像采集卡、图像处理卡以及执行机构等。⑴光源照明在应用机器识别系统时, 关键是对用于照明被检测物体的光线进行选择, 好的光源与照明方案往往是整个系统成败的关键, 它并不是简单地照亮物体, 而是要求尽可能地突出物体特征量, 在物体需要检测的部分与次要部分之间应尽可能地产生明显的区别, 增加对比度; 同时还应保证足够的整体亮度, 物体位置的变化不影响成像的质量。机器视觉应用系统中一般使用透射光和反射光。光源的选择必须符合所需的几何形状、照明亮度、均匀度、发光的光谱特性等, 同时还要考虑光源的发光效率和使用寿命。图2.1列举了几种主要光源的相关特性。图2.1各种光源对比LED光源是目前主流的机器视觉光源,主要原因是:LED光源节能、不引起环境污染;单色性好,发光响应速度快,高频特性好;防震动及抗冲击性能好,功耗低,寿命长;有多种颜色可选,针对不同被测物体的表面特征和材质可选用不同颜色的光源,以获得更佳的图像。⑵光学镜头光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头,简称镜头,其功能就是光学成像.镜头是系统中的重要组件,对成像质量有着关键性的作用,在组建机器视觉系统时,硬件设备要根据实际需要选择合适口径和焦距的镜头。镜头的参数主要有焦距、视场、工作距离、分辨率、景深等。工作距离是指从镜头前部到受检验物体的距离,需要的工作距离越长,保持小视野的难度和成本就越高。镜头的景深是物体离最佳焦点较近或较远时,镜头保持所需分辨率的能力。视场代表