機器視覺技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀文獻綜述

1、第1頁（共7頁）機器視覺技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀機器視覺技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀人類認識外界信息的80%來自于視覺，而機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷，機器視覺的最終目標就是使計算機像人一樣，通過視覺觀察和理解世界，具有自主適應(yīng)環(huán)境的能力。作為一個新興學(xué)科，同時也是一個交叉學(xué)科，機器視覺是通過對相關(guān)的理論和技術(shù)進行研究，從而建立由圖像或多維數(shù)據(jù)中獲取“信息”的人工智能系統(tǒng)，其特點是可提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。目前機器視覺技術(shù)已經(jīng)在很多工業(yè)制造領(lǐng)域得到

2、了應(yīng)用，并逐漸進入我們的日常生活。一、一、機器視覺簡介機器視覺簡介機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺主要利用計算機來模擬人的視覺功能，再現(xiàn)于人類視覺有關(guān)的某些智能行為，從客觀事物的圖像中提取信息進行處理，并加以理解，最終用于實際檢測和控制。機器視覺是一項綜合技術(shù)，其包括數(shù)字處理、機械工程技術(shù)、控制、光源照明技術(shù)、光學(xué)成像、傳感器技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)和人機接口技術(shù)等，這些技術(shù)相互協(xié)調(diào)才能構(gòu)成一個完整的

3、工業(yè)機器視覺系統(tǒng)[1]。機器視覺強調(diào)實用性，要能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境，并要有合理的性價比、通用的通訊接口、較高的容錯能力和安全性、較強的通用性和可移植性。其更強調(diào)的是實時性，要求高速度和高精度，且具有非接觸性、實時性、自動化和智能高等優(yōu)點，有著廣泛的應(yīng)用前景[1]。一個典型的工業(yè)機器人視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括光源、光學(xué)成像系統(tǒng)、圖像捕捉系統(tǒng)、圖像采集與數(shù)字化模塊、智能圖像處理與決策模塊以及控制執(zhí)行模塊。通過CCD或CMOS攝像機將被測目標轉(zhuǎn)換

4、為圖像信號，然后通過AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，并根據(jù)像素分布、亮度和顏色等信息，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信息。圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，如面積、數(shù)量、位置和長度等，進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作[1]。機器視覺一般都包括下面四個過程：第3頁（共7頁）作為立體視覺的基礎(chǔ)理論，Marr理論具有極其重要的指導(dǎo)作用，但Marr理論自身有缺陷，如單向性（視覺處理只能從前至后處理）、被動性（視覺處理只能是給什

5、么圖像處理什么圖像）、目的單一性（視覺處理的目標一般只是恢復(fù)空間場景中的物體形狀和位置）等。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，許多學(xué)者紛紛提出了Marr理論的改進框架，如在框架前增加圖像拾取模塊，使其能根據(jù)分析要求和分析結(jié)果自主獲取圖像；增加反饋環(huán)節(jié)，使視覺處理結(jié)果能反向指導(dǎo)圖像獲取環(huán)節(jié)，前后互動；增加高層指導(dǎo)模塊和視覺目的模塊，使整個視覺處理按照視覺目的的要求，在高層指導(dǎo)模塊的指導(dǎo)下完成不同的視覺處理操作，實現(xiàn)其功能多樣化.總之，改進的Marr理論框

6、架使立體視覺趨于自動化、智能化和多功能化[3]。三、三、機器視覺相關(guān)技術(shù)機器視覺相關(guān)技術(shù)1、圖像采集技術(shù)——機器視覺的基礎(chǔ)圖像采集部分一般由光源、鏡頭、數(shù)字攝像機和圖像采集卡構(gòu)成。采集過程可簡單描述為在光源提供照明的條件下，數(shù)字攝像機拍攝目標物體并將其轉(zhuǎn)化為圖像信號，最后通過圖像采集卡傳輸給圖像處理部分。在設(shè)計圖像采集部分時，要考慮到多方面的問題，主要是關(guān)于數(shù)字攝像機、圖像采集卡和光源方面的問題。（1）光源照明照明是影響機器視覺系統(tǒng)輸入

7、的重要因素，其直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。到目前為止，還未有哪種機器視覺照明設(shè)備能通用各種應(yīng)用，因此在實際應(yīng)用中，需針對應(yīng)用選擇相應(yīng)的照明設(shè)備以滿足特定需求。在光源照明方案選擇過程中，應(yīng)盡可能地突出物體特征，在物體需要檢測的部分與不重要部分之間盡量產(chǎn)生明顯的區(qū)域，增加對比度，同時還應(yīng)保證足夠的整體亮度，而物體位置的變化不應(yīng)影響成像的質(zhì)量。照明系統(tǒng)按其照射方法可分為:背向照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光和頻閃光照明等。其中，背向照明是指將被測