機器視覺技術發(fā)展現(xiàn)狀文獻綜述

1、第1頁（共7頁）機器視覺技術發(fā)展現(xiàn)狀機器視覺技術發(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，具有自主適應環(huán)境的能力。作為一個新興學科，同時也是一個交叉學科，機器視覺是通過對相關的理論和技術進行研究，從而建立由圖像或多維數據中獲取“信息”的人工智能系統(tǒng)，其特點是可提高生產的柔性和自動化程度。目前機器視覺技術已經在很多工業(yè)制造領域得到

2、了應用，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，其包括數字處理、機械工程技術、控制、光源照明技術、光學成像、傳感器技術、模擬與數字視頻技術、計算機軟硬件技術和人機接口技術等，這些技術相互協(xié)調才能構成一個完整的

3、工業(yè)機器視覺系統(tǒng)[1]。機器視覺強調實用性，要能適應工業(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，有著廣泛的應用前景[1]。一個典型的工業(yè)機器人視覺應用系統(tǒng)包括光源、光學成像系統(tǒng)、圖像捕捉系統(tǒng)、圖像采集與數字化模塊、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換

4、為圖像信號，然后通過AD轉換成數字信號傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，并根據像素分布、亮度和顏色等信息，將其轉換成數字化信息。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、數量、位置和長度等，進而根據判別的結果來控制現(xiàn)場的設備動作[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理論，Marr理論具有極其重要的指導作用，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空間場景中的物體形狀和位置）等。經過幾十年的發(fā)展，許多學者紛紛提出了Marr理論的改進框架，如在框架前增加圖像拾取模塊，使其能根據分析要求和分析結果自主獲取圖像；增加反饋環(huán)節(jié)，使視覺處理結果能反向指導圖像獲取環(huán)節(jié)，前后互動；增加高層指導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，在高層指導模塊的指導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、機器視覺相關技術機器視覺相關技術1、圖像采集技術——機器視覺的基礎圖像采集部分一般由光源、鏡頭、數字攝像機和圖像采集卡構成。采集過程可簡單描述為在光源提供照明的條件下，數字攝像機拍攝目標物體并將其轉化為圖像信號，最后通過圖像采集卡傳輸給圖像處理部分。在設計圖像采集部分時，要考慮到多方面的問題，主要是關于數字攝像機、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，其直接影響輸入數據的質量和應用效果。到目前為止，還未有哪種機器視覺照明設備能通用各種應用，因此在實際應用中，需針對應用選擇相應的照明設備以滿足特定需求。在光源照明方案選擇過程中，應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生明顯的區(qū)域，增加對比度，同時還應保證足夠的整體亮度，而物體位置的變化不應影響成像的質量。照明系統(tǒng)按其照射方法可分為:背向照明、前向照明、結構光和頻閃光照明等。其中，背向照明是指將被測