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机器视觉系统性知识科普

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mahaoyang|  楼主 | 2019-8-16 17:53 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
总结:


本公司在与很多行业用户打交道的过程中,发现很多客户对于机器视觉系统的相关知识还不太了解,问了很多初级问题,为了加快知识普及,把经常问到的问题整理起来做了如下系统性科普知识,希望给读者有所帮助,有疑问欢迎与我们沟通。---范视电子科技 intelvisioncn.com


====机器视觉是什么?=====

机器视觉就是机器上使用的视觉技术;机器一般是各种机床,生产线、机械手、气缸、伺服电机等等。
视觉是一种拟人化的称呼,其本源叫图像处理技术,或者叫图像识别。
这个技术主要就是对图像做各种变换,提取感兴趣的特征,以便实现某种生产目的。
例如要检测一箱子酒瓶是不是达到了规定的数量,有没有破损,有没有灌装不满。
再比如,手机屏幕生产线上,要检测每一片屏幕的质量好坏,看有没有亮点,暗点,色斑等等,这些都可以通过图像分析技术,提取其中的特征来实现。
特征提取技术含量比较高,不同检测要求,特征不同。
视觉检测过程一般由下列步骤完成:
打光成像,把要检测的目标凸显出来,把背景没有必要的噪声尽可能压制。
完成成像之后,就是规划检测区域,那些要检测,那些不要检测,不同产品部位要检测哪些内容,都要规划出来,这些一般是提前建立的模板。
下一步就是提取特征,比如灰度特征,颜色特征,形状特征,纹理特征,或者是多种特征的组合,例如深度学习就是多种特征的组合,并且是多级特征组合。
特征提取之后,就是跟目标值进行判断,确定产品好坏。


====机器视觉的产品有哪些?======

机器视觉的产品太多了,不同领域各有不同。
我们是做工业检测的,先说工业应用:
主要产品是工业相机+检测算法
用在 标签识别,条码识别,字符识别,液位高度检测,表面缺陷识别,形状颜色识别
机械手定位引导等等。

交通领域,十字路口的摄像头也是机器视觉产品,配合相应的算法可以检测闯红灯,逆行,压线,甚至没系安全带,开车打电话都能识别。
还有街角的各种摄像头,现在中国已经组成了天眼网络,你在街上任何地方,公安系统都可以识别定位你,因为现在人脸识别技术已经很成熟了。
所以,不要干坏事,否则只是想不想抓你的问题,不是能不能的问题。

还有停车场的车牌识别系统,高速路口的车牌识别也是机器视觉产品。
只要是采用相机采集图像(拍摄图像),通过计算机图像处理技术做处理和特征提取,都是机器视觉产品。
还有一些高端应用,例如电影工业,识别演员的步态和肢体动作,然后把人物的动作抽象出来建模,然后就可以换成卡通动物的形象重新执行这些动作。

总之技术越来越先进,简单的工作以后都被技术取代了,我们要加强学习,提高自身竞争力。我告你一个秘密,现在机器视觉能力还很低下,不具备人的理解能力。他的所有能力都是通过数学建模,或者工程技术,软件算法来实现的,都是去近似人的智能。
但是复杂还做不了,比如在一个乱七八糟的仓库里,找一个破破烂烂的鞋子,机器视觉就很难做好,因为鞋子破烂,特征就不好定义了,加上乱七八糟的仓库,干扰信号太多。




====机器视觉检测系统的优缺点有哪些?=====
视觉系统优点:
1. 精度高,例如测量铁丝直径,可以做到10um
2. 可重复性好,例如反复1000次测量铁丝直径,误差可以控制在1um
3. 速度快,人眼是30-50ms识别,计算机可以快到不到1ms就可以识别
4. 可连续工作,机器可以7x24小时连续工作,只要产品不换规格,机器就是喜欢简单重复的劳动。

机器视觉系统缺点:
1. 智能程度比较低,例如要在一堆垃圾里面找一只破旧的鞋子不一定能做好,因为目标不规则。
2. 成本相对较高,一套高精度高速度的检测系统价格都不菲,一般都在20万元以上。




====机器视觉的原理是什么?=====

简单说,机器视觉工作原理就是数字图像处理的原理,通过数学模型,程序算法去近似人的智力活动,例如识别对象是什么,识别物体好坏等等。
其本质是一种工程技术。

====视觉系统如何运作?=====

视觉系统运作主要就是 打光成像,把要检测的目标凸显出来,把背景没有必要的噪声尽可能压制。
完成成像之后,就是规划检测区域,那些要检测,那些不要检测,不同产品部位要检测哪些内容,都要规划出来,这些一般是提前建立的模板。
下一步就是提取特征,比如灰度特征,颜色特征,形状特征,纹理特征,或者是多种特征的组合,例如深度学习就是多种特征的组合,并且是多级特征组合。
特征提取之后,就是跟目标值进行判断,确定产品好坏。

====机器视觉产生发展有什么特点?=====
机器视觉的产生发展有哪些特点,主要特点就是依赖计算机科学,材料学,计算机技术,以及工业应用需求有密切关系,另外跟社会环境也有关。
接下来详细说说。
为什么说依赖计算机科学?
因为机器视觉实质是计算机视觉,也就是数字图像处理,图像处理是计算机技术的一个分支,其技术水准高低取决于计算机科学研究的高低。

跟材料学有什么关系?
要实现红外成像,紫外成像,X光成像,高分辨率传感器等等图像技术,都跟传感器材料有关,如果没有材料学的支撑,现在的视觉技术应用要少很多。

跟工业需求和社会环境有什么关系?
技术毕竟是为生产服务的,如果没有工业生产,那也就用不到机器视觉了。
80-90年代之所以机器视觉开始发展,是因为集成电路生产线引进中国,需要大量的视觉检测保证集成电路出厂质量。

另外,跟社会环境也有关,主要就是工人收入水平。
如果是10年前,工人年收入20000元左右,而一套视觉系统动辄100万元,厂长肯定是选择人工检测。
现在沿海地区工人工资已经60000-70000元一年,而视觉设备经过发展,有些简单的价格已经降到十几万元左右,经济效益凸显,所以得到广泛应用。

====视觉公司有哪些?======

视觉公司分为器件公司与检测系统公司,器件公司主要做相机,镜头,光源,这些器件是标准化的,做的相对较多。

检测系统是使用这些器件,然后开发出解决行业具体检测问题的系统。在国内大恒图像和凌云光子是第一品牌,专业的大公司,都有20来年的发展历史了。
小公司很多,技术良莠不齐,有的是一些从大公司辞职出来的,有的就是半路出家本科、甚至大专在那搞,能做对位这种比较简单的,复杂一些的无法完成,有的强行接单最后烂尾的不少。

范视电子 intelvisioncn,属于小公司的前者,研发人员是从北京大的视觉公司出来的,能力属于中上。

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