机器视觉就是用机器代替人眼进行测量和判断。机器视觉系统是指机器视觉产品(即图像拾取器件，分为CMOS和CCD)将捕获的物体转换成图像信号，传输到专门的图像处理系统，根据像素分布、亮度、颜色等信息转换成数字信号；图像系统对这些信号进行各种运算，提取目标的特征，然后根据判别结果控制现场设备的动作。
视觉系统组件：
1.照明光源
2.镜头
3.工业相机
4.图像采集/处理卡
5.图像形成装置
6.其他外部设备
一、照相机
工业相机也就是俗称的摄像机。与传统的民用相机相比，它们具有高图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力。目前市场上的工业相机大多基于CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)芯片。
其中，CCD是机器视觉中最常用的图像传感器。它集光电转换、电荷存储、电荷转移和信号读取于一体，是典型的固态成像器件。
CCD的突出特点是以电荷为信号，与其他器件不同的是以电流或电压为信号。这种成像器件通过光电转换形成电荷包，然后在驱动脉冲的作用下对输出的图像信号进行传输和放大。
典型的CCD摄像机由光学镜头、定时和同步信号发生器、垂直驱动器和模拟/数字信号处理电路组成。CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无烧伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。
CMOS图像传感器的发展最早出现在20世纪70年代初和90年代初。随着超大规模集成电路制造技术的发展，CMOS图像传感器发展迅速。
CMOS图像传感器将光敏单元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器和控制器集成在一个芯片上，具有可编程随机访问局部像素的优点。
目前，CMOS图像传感器以其良好的集成度、低功耗、高速传输和宽动态范围等优点，在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。
分类：
任何事物都要有自己的分类标准，工业相机也不例外。
按芯片类型可分为CCD相机和CMOS相机。
根据传感器的结构特点，可分为线阵相机和面阵相机。
按扫描方式可分为隔行扫描相机和逐行扫描相机。
按分辨率可分为普通分辨率相机和高分辨率相机。
根据输出信号的方式，可分为模拟相机和数码相机。
按输出颜色可分为单色(黑白)相机和彩色相机；
根据输出信号速度，可分为普通速度相机和高速相机。
按响应频率范围可分为可见光(普通)相机、红外相机、紫外相机等。
差异：
1、性能稳定可靠，安装方便，结构紧凑牢固，不易损坏，连续工作时间长，可在恶劣环境下使用。普通数码相机可以不要这样做。例如，民用数码相机一天24小时或连续几天工作肯定是无法忍受的。
2、快门时间很短，可以捕捉高速运动的物体。比如在扇叶上贴名片，以最大速度旋转，设置合适的快门时间，用工业相机拍摄图像，依然可以清晰地识别名片上的字体。它用普通的照相机是不可能达到同样的效果的。
3、图像传感器是逐行的，而普通相机的图像传感器是隔行的。渐进图像传感器的生产工艺复杂，成品率低，出货量小。世界上只有少数公司能提供这样的产品，比如Dalsa和索尼，而且价格昂贵。
4、帧率远高于普通相机。工业相机每秒可以拍十到上百张，普通相机只能拍2-3张，差别很大。
5、输出的是原始数据，其光谱范围往往较宽，更适合高质量的图像处理算法，如机器视觉应用。而普通相机拍摄的图片光谱范围只适合人眼视觉，mjpeg压缩后图像质量较差，不利于分析处理。
6、价格相对普通相机(DSC)来说比较贵。
如何选择：
1、根据不同的应用选择CCD或CMOS相机。CCD工业相机主要用于运动物体的图像提取，如贴片机的机器视觉。当然，随着CMOS工艺的发展，很多贴片机也选择CMOS工业相机。通常，CCD工业相机广泛用于视觉自动检测方案或工业中。CMOS工业相机因其低成本、低功耗而被广泛使用。
2、分辨率的选择首先考虑要观察或测量的物体的精度，根据精度选择分辨率。相机像素精度=单向视野大小/相机单向分辨率。那么相机的单向分辨率=单向视场的大小/理论精度。如果单视场长5mm，理论精度0.02mm，则单向分辨率=5/0.02=250。然而，为了增加系统的稳定性，一个像素单位并不对应于一个测量/观察精度值，但是通常可以选择4或更高的倍数。这款相机要求单向分辨率1000，130万像素就够了。
其次，看工业相机的输出，如果是姿态观察或者机器软件分析识别，高分辨率是有帮助的；如果在显示器上观察到VGA输出或USB输出，这仍然取决于显示器的分辨率。工业相机的分辨率再高，显示器分辨率不够也是没有意义的。它使用存储卡或相机功能也有助于工业相机具有高分辨率。
3、与镜头匹配的传感器芯片尺寸需要小于等于镜头尺寸，C或CS安装底座也要匹配(或加适配器)。
4、摄像机帧数当被测物体有运动要求时，选择帧数高的工业摄像机。但一般来说，分辨率越高，帧数越低。
二、镜头
透镜的基本功能是实现光束变换(调制)。在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将图像对准图像传感器的感光面。镜头的质量直接影响机器视觉系统的整体性能。镜头的合理选择和安装是机器视觉系统设计中的重要环节。
基础知识：
1、镜头匹配
你如何选择合适的镜头？在选择镜头时，需要选择与相机接口和CCD大小相匹配的镜头。镜头C和CS的接口是主流。CS接口的小型安防摄像头比较流行，FA行业大部分是C接口的摄像头和镜头的组合。相应的CCD尺寸，市场上根据用途一般采用2/3英寸到1/3英寸的产品。
2、可互换性
C接口镜头可以与C接口摄像头和CS接口摄像头互操作；
CS接口镜头不能应用于C接口相机，只能应用于CS接口相机。
3、KERARE
如果相机使用配备小CCD尺寸的镜头，那么周围没有捕捉到图像的部分就会呈现黑色，我们称之为KERARE。
4、镜头的功能：
通过将各种不同折射率的硝酸盐材料研磨成高精度曲面，并将这些透镜组合起来，从而设计出透镜。自伽利略以来使用的通用技术时间是它的基本原则。为了获得更清晰的图像，我们一直在研究和开发新的硝酸盐材料和非球面透镜。
三、光源
LED光源、卤素灯(光纤光源)、高频荧光灯。目前，LED光源是最常用的，它具有以下特点：
可制成各种形状、大小和各种照射角度；
可根据需要制成各种颜色，亮度可随时调节；
通过该散热装置，散热效果更好，亮度更稳定；
使用寿命长；
反应迅速，10微秒或更短时间内可达到最大亮度；
外部电源触发，可由电脑控制
可根据客户要求进行特殊设计的需求。
根据其形状，led通常可分为以下几类：
1、环形光源环形光源提供不同的照明角度和不同的色彩组合，可以突出物体的三维信息；高密度LED阵列，高亮度；多种紧凑设计，节省安装空间；解决对角线光照阴影问题；可选扩散板可以引导光线，光线均匀扩散。应用：PCB基板检查、IC元件检查、显微镜照明、液晶校正、塑料容器检查、集成电路印刷检查。
2、背光采用高密度LED阵列面，提供高强度背光照明，可以突出物体。特别适合作为显微镜的载物台。两用红白背光和多用红蓝背光可以混合不同颜色，满足不同测试对象的多色要求。应用：机械零件尺寸的测量，电子元件和集成电路的外观检测，薄膜污点检测，透明物体的划痕检测等。
3、条形光源对于方形结构较大的被测物体，首选条形光源；颜色可根据需要搭配，自由组合；照射角度和安装可随意调整。应用：金属表面检测，图像扫描，表面裂纹检测，液晶面板检测等。
4、同轴光源同轴光源可以消除物体表面不平整造成的阴影，从而减少干扰；分束器的部分设计是为了减少光损失，提高成像清晰度，均匀照射物体表面。应用：系列光源最适用于金属、玻璃、薄膜、晶片等反射率极高的物体的划痕检测。芯片和硅片的损伤检测、标记点定位、封装条形码识别。
5、AOI专用光源从不同角度用三色光照射，突出焊锡的三维信息；增加扩散板，引导光线，减少反射；不同角度的组合；用途：用于电路板的焊锡检测。
6、球形积分光源具有积分效果的半球面内壁，360度均匀反射底部发出的光线，使整个图像的光照非常均匀。用途：可用于检测曲面、凹凸面、曲面，或金属、玻璃表面有强反射的物体表面。
7、超高亮度线光源，采用柱面透镜聚光，适用于流水线各种连续检测场合。应用：阵列相机照明，AOI。
8、点光源大功率LED，体积小，发光强度高；卤素灯的替代品，特别适合作为镜头的同轴光源；高效的散热装置，大大提高了光源的使用寿命。用途：适用于远心镜头，用于芯片检测，标志点定位，晶圆和液晶玻璃基板校正。
9、组合式条形光源的四边均设有条形灯，每边照明独立可控；所需照明角度可根据被测物体的要求进行调整，适用性广。应用案例：CB基板检查、IC元件检查、焊锡检查、标志点定位、显微镜照明、封装条形码照明、球形物体照明等。
10、准直光源的准直速度快；视野开阔；精度高；体积小，便于检测和集成；高亮度，可选辅助环形光源。用途：VA系列光源是全自动电路板印刷机对位专用光源。
四、光源的选择
1、服务地址信息
(1)测试内容
外观检查、光学字符识别、尺寸测量和定位
(2)对象
你想看什么？(异物、疤痕、缺陷、标记、形状等。)
表面状态(镜面、粗糙、弯曲、平坦)
立体？飞机？
材料、表面颜色
视野？
或静态(相机快门速度)
(三)限制性条件
工作距离(从镜头下端到被测物体表面的距离)
设置条件(照明的大小，离照明下端的距离
(4)。透射照明是使光透过物体并观察其透射光的照明技术。
3、光源：
稳定的光源极其重要。
目的：尽可能清晰地区分被测物体和背景。
在拍摄图像时，最重要的是如何清晰地获得被测物体与背景的差异。
目前，在图像处理领域应用最广泛的技术是：二值化(白陷)处理。为了突出特征点，突出特征图像，常用的光照技术有明场和暗场。
明亮视野：用直射光观察整个物体(散射光为黑色)
暗视野：用散射光(直射光为白色)观察整个物体。具体的光源选择方法还在于实验的实际经验。
编辑：李倩
