基于PC的机器视觉系统研究

　　1 引言

　　机器视觉是利用光电成像系统采集被控目标的图像，经计算机或专用的图像处理模块进行数字处理，根据图像的像素分布、亮度和颜色等信息，进行尺寸、形状、颜色等的识别。这样，就把计算机的快速性、可重复性，与人眼视觉的高度智能化和抽象能力相结合，大大提高了生产的柔性和自动化程度。

　　2 基于pc的机器视觉系统的基本结构

　　图1是基于pc的机器视觉系统在啤酒生产线上空瓶检测系统中的应用。由图1可知，该系统主要由相机、镜头、光源、图像采集卡、pc平台和控制单元等六部分组成，各个部分之间相互配合，最终完成对酒瓶的质量检测和剔除。下面以图1为例，对各个组成部分的功能和选型进行介绍。

　　图1 机器视觉空瓶检测框图

　　3 相机

　　目前工业用相机主要有ccd和cmos两种。cmos相机起步较晚，所摄取的画面质量也不是很好，所以主要用在图像品质要求不是很高的产品上，比如手机附带的相机大多数采用cmos相机。ccd相机比cmos相机更灵敏，在昏暗的光照下可以照出较好的相片，因此工业上应用较为普遍的是ccd相机。 ccd(charge coupled device)是一种半导体光学器件。该器件具有光电转换、信息存储和延时等功能，并且集成度高、能耗小，故一出现就在固体图像传感、信息存储和处理等方面得到广泛应用。在选择相机时，主要有以下几个方面的问题要考虑:

　　3.1 相机的扫描方式

　　相机按照扫描方式可以分为面扫描和线扫描相机。顾名思义。

　　(1) 线扫描相机是指对物体进行行扫描的相机，线扫描相机又可分为隔行扫描和逐行扫描。线扫描相机适用于以下情况:

　　●对固定的物体做一维的测量;

　　●对象物体处于运动状态;

　　●需处理可旋转圆柱体的边缘图像;

　　●需要对象物体的高分辨率图像，而又要考虑价格因素等，其他情况下可以考虑使用。

　　(2) 面扫描相机

　　线扫描相机的特点是运动平稳、速度跟踪精度高、光源强度要求高。目前，线扫描相机的分辨率已经达到几千，检测速率也达到60桢/秒甚至更高。面扫描相机一次只能拍摄一副图像。由于面扫描相机的自身局限性，使其不适于动态目标连续无遗漏的高精度检测。但是，针对其工作原理，采用以下技术:

　　●选用桢传送或行间传送ccd;

　　●采用高速快门(电子快门);

　　●采用单场技术;

　　●选用高频光源等，是完全可以进行动态图像的实时采集的，满足工业在线检测的要求。