隨著各行各業對采用圖像和機器視覺技術的工業自動化、智能需求開始廣泛出現，機器視覺逐步開始了工業現場的應用。

在政府的利好驅動下，國內機器視覺行業快速發展，中國正在成為世界機器視覺發展最活躍的地區之一。預計到2025年我國機器視覺市場規模將達246億元。下面來深入了解一下機器視覺。

機器視覺是一項綜合技術，包括圖像處理、機械工程技術、控制、電光源照明、光學成像、傳感器、模擬與數字視頻技術、計算機軟硬件技術(圖像增強和分析算法、圖像卡、I/O卡等)。

一個典型的機器視覺應用系統包括圖像捕捉、光源系統、圖像數字化模塊、數字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機械控制執行模塊。

總的來說，機器視覺就是一個軟硬件相結合的綜合技術，需要軟件對圖像做處理，也需要硬件提供穩定和高質量的圖像，兩者同樣重要。作為開發，軟件模塊比較熟悉，硬件系統的相關知識儲備弱一些，本文對機器視覺中的硬件相關資源做個簡單的匯總，感興趣的朋友不妨參考看看。

內容概要：

1、工控機

工控機可以理解為PC主機，只是這個主機在圖像采集和處理以及相關的控制和接口做得更強一些。在機器視覺系統中，工控機的性能直接影響整個視覺系統的處理速度和運行時間，是整個視覺系統的關鍵。工控機的選擇需要從以下4個方面考慮：

1）尺寸

2）安裝方式

3）配置

------根據自己的應用場合選擇合適的配置即可。

4）接口

-------很重要，確定視覺系統中攝像機的數量、光源控制器和連接方式。如系統有8個攝像頭，4個光源需要控制，攝像頭通過網線連接，光源控制器是232接口，如此可以確定工控機的網絡接口、串口數量。

2、相機

2.1相機類型

點陣相機/面陣相機

面陣相機：實現的是像素矩陣拍攝。相機拍攝圖像中，表現圖像細節不是由像素多少決定的，是由分辨率決定的。分辨率是由選擇的鏡頭焦距決定的，同一種相機，選用不同焦距的鏡頭，分辨率就不同。?像素的多少不決定圖像的分辨率（清晰度），那么大像素相機有何好處呢？答案只有一個：減少拍攝次數，提高測試速度。

線陣相機：顧名思義是呈“線”狀的。雖然也是二維圖像，但極長。幾K的長度，而寬度卻只有幾個象素的而已。一般上只在兩種情況下使用這種相機：一、被測視野為細長的帶狀，多用于滾筒上檢測的問題。

二、需要極大的視野或極高的精度。在第二種情況下（需要極大的視野或極高的精度），就需要用激發裝置多次激發相機，進行多次拍照，再將所拍下的多幅“條”形圖象，合并成一張巨大的圖。

因此，用線陣型相機，必須用可以支持線陣型相機的采集卡。?線陣型相機價格貴，而且在大的視野或高的精度檢測情況下，其檢測速度也慢－－一般相機的圖象是?400K～1M，而合并后的圖象有幾個M這么大，速度自然就慢了。慢功出細活嘛。由于以上這兩個原因，線陣相機只用在極特殊的情況下。

CCD相機/CMOS相機

CCD相機能提供很好的圖像質量、抗噪能力，盡管由于增加了外部電路使得系統的尺寸變大，復制下提高，但在電路設計師可更加靈活，更好的提升CCD相機某些特別關注的性能。CCD更適合于對相機性能要求非常高而對成本控制不太嚴格的應用領域，如天文、高清晰的醫療X光影像、其他需要長時間曝光，對圖像噪聲要求比較嚴格的應用場合。

CMOS相機具有成品率高、集成度高、功耗小、價格低等優點。但本身圖像的噪聲比較多。目前的CMOS技術不斷發展，已經克服了早期的許多缺點，發展到了圖像品質方面可以與CCD技術相較量的水平。

CMOS適用于要求空間小、體積小、功耗低而對圖像噪聲和質量要求不是特別高的場合。如大部分輔助光照明的工業檢測應用、安防保安應用、和大部分消費性商業數碼相機。目前CCD工業相機仍然在視覺檢測方案中占據主導地位。

2.2分辨率

相機每次采集圖像的像素點數，一般對應于光電傳感器靶面排列的像元數。分辨率的選擇還需要根據使用場景和精度需求來定，不是越高越好。

2.3像素深度

每位像素數據的位數，常見的是8bit，10bit，12bit。分辨率和像素深度共同決定了圖像的大小。例如對于像素深度為8bit的500萬像素，則整張圖片應該有500萬*8/1024/1024=37M（1024Byte=1KB，1024KB=1M）。增加像素深度可以增強測量的精度，但同時也降低了系統的速度，并且提高了系統集成的難度（線纜增加，尺寸變大等）。

2.4幀率

相機采集和傳輸圖像的速度，對于面陣相機一般為每秒采集的幀數（Frames/Sec），對于線陣相機為每秒采集的行數（HZ），幀率的選擇需要考慮拍攝動態的場景。

2.5曝光

工業線陣相機都是逐行曝光的方式，可以選擇固定行頻和外觸發同步的方式，曝光時間可以與行周期一致，也可以設定一個固定的時間；面陣相機有幀曝光、場曝光和滾動曝光幾種常見方式，工業數字相機一般都提供外觸發采圖的功能，快門速度一般可到10ms，高速相機還會更快。

2.6噪聲

噪聲是指成像過程中不希望被采集到的，實際成像目標之外的信號。總體上分為兩類，一類是由有效信號帶來的散粒噪聲，這種噪聲對任何相機都存在；另一類是相機本身固有的與信號無關的噪聲。它是由于圖像傳感器讀出電路、相機信號處理與放大電路帶來的固有噪聲，每臺相機的固有噪聲都不一樣。

2.7開發接口

對于利用相機做視覺項目的開發，對相機的控制（拍照，攝像，保存，設置參數等）是必不可少的，一般廠家會提供控制Demo，開發時需要將控制功能應用到我們的項目中。

3、鏡頭

相機與鏡頭一般是配套的，鏡頭的選型主要考慮呈像的視距，鏡頭選型步驟：

1）計算短邊對應的像素數E=B/C，相機長邊和短邊的像素數都要大于E；

2）像元尺寸=產品短邊尺寸B/所選相機的短邊像素數

3）放大倍率=所選相機芯片短片尺寸/相機短邊的視野范圍

4）可分辨的產品精度=像元尺寸/放大倍率(判斷是否小于C)

5）物鏡的焦距=工作距離/(1+1/放大倍率)單位：mm

6）像面的分辨率要大于1/(2×0.1×放大倍率)單位：lp/mm

選擇的鏡頭的支持CCD尺寸要大于等于相機CCD傳感器芯片的尺寸，另外安裝座是C、CS或F型接口也要匹配，同時考慮鏡頭的工作距離，是否留有足夠空間等。如果對鏡頭的選擇還是拿不準的話，可以咨詢廠家的技術支持，讓廠家根據你的應用場景推薦合適的鏡頭即可。

4、光源

機器視覺中補光是必須的操作，如果單純地調大相機的曝光時間，會增大圖像的噪聲，降低圖像的質量，必須要選擇合適的光源才行。光源的選擇分光源燈和光源控制器兩部分。

4.1光源燈

機器視覺提供的光源也很豐富，這是因為視覺行業應用非常廣泛，需要根據具體的項目選擇合適的光源，才會達到理想的效果。

常見的光源燈類型如下，可根據具體的項目來選擇，

4.2光源控制器

光源控制器是為測試環境提供照明的，一般會提供開發接口，控制指定的輸出端口點亮，熄滅，主要是配合相機為軟件提供符合要求的圖像。

5、物理環境

機器視覺系統對測試環境要求比較高，涉及到攝像頭，光源，待測目標位置擺放等問題，原則是需要提供一套穩定，高質量的圖像。測試環境可能還需要專業的機構來設計，如果是實驗用的簡易環境可以在網上購買實驗用的支架即可。