工業(yè)視覺入門培訓(xùn)演示文稿

工業(yè)視覺入門培訓(xùn)演示文稿目前一頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點優(yōu)選工業(yè)視覺入門培訓(xùn)目前二頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點1、工業(yè)光源——光源簡述機器視覺系統(tǒng)工作的基本程序：取像=》分析=》結(jié)果輸出光源：為確保視覺系統(tǒng)正常取像獲得足夠光信息而提供照明的裝置光源的目的是將待測區(qū)域與背景明顯區(qū)分開將運動目標(biāo)“凝固”在圖像上增強待測目標(biāo)邊緣清晰度消除陰影抵消噪光光源是一個視覺應(yīng)用開始工作的第一步適合的光源可以提高系統(tǒng)檢測精度、運行速度及工作效率目前三頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點CCTV鏡頭專業(yè)攝影鏡頭遠(yuǎn)心鏡頭2、工業(yè)鏡頭目前四頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點CCTV鏡頭專業(yè)攝影鏡頭遠(yuǎn)心鏡頭價格低中高分辨率低（20L/MM）中（40^80L/MM）高畸變高中低焦距選擇范圍廣泛25MM/75MM/50MM廣泛25MM/75MM/50MM狹窄使用靈活性高中低適合應(yīng)用低精度測量/簡單檢測標(biāo)準(zhǔn)精度測量/定位高精度測量/縱深測量2、工業(yè)鏡頭——鏡頭種類目前五頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點成象面工作距離（WD）景深（DOV）視野（FOV）后焦面距離2、工業(yè)鏡頭——基本概念目前六頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——基本概念視野(FOV)

圖像采集設(shè)備所能夠覆蓋的范圍，它可以是在監(jiān)視器上可以見到的范圍，也可以使設(shè)備所輸出的數(shù)字圖像所能覆蓋的最大范圍。最大/最小工作距離（WorkDistance）

從物鏡到被檢測物體的距離的范圍，小于最小工作距離大于最大工作距離系統(tǒng)均不能正確成像。景深（DepthOfField）

在某個調(diào)焦位置上，景深內(nèi)的物體都可以清晰成像。目前七頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——基本概念畸變幾何畸變指的是由于鏡頭方面的原因?qū)е碌膱D像范圍內(nèi)不同位置上的放大率存在的差異。幾何畸變主要包括徑向畸變和切向畸變。如枕形或桶形失真。目前八頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——基本概念鏡頭接口C-MOUNT

鏡頭的標(biāo)準(zhǔn)接口之一，鏡頭的接口螺紋參數(shù)：直徑：1“螺距：32牙CS－Mount是C－Mount的一個變種，區(qū)別僅僅在于鏡頭定位面到圖像傳感器光敏面的距離的不同，C－Mount是17.5mm，CS－Mount是12.5mm。C/CS能夠匹配的最大的圖像傳感器的尺寸不超過1“。目前九頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——基本概念成像面可以在鏡頭的像面上清晰成像的物方平面光圈與F值 光圈是一個用來控制鏡頭通光量裝置，它通常是在鏡頭內(nèi)。表達(dá)光圈大小我們是用F值，如f1.4，f2，f2.8etc。焦距 焦距是像方主面到像方焦點的距離。如16mm，25mm目前十頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——基本概念分辨率

測量系統(tǒng)能夠重現(xiàn)的最小的細(xì)節(jié)的尺寸常常用每毫米線對來表示，也就是根據(jù)這個鏡頭能夠分辨一毫米內(nèi)多少對直線。選擇鏡頭的時候必須注意廠商給出的分辨率的定義方式。lp/mm(linepairpermm)lp/mm是表征分辨率的最簡單的指標(biāo)，但不是最佳指標(biāo)，最佳的指標(biāo)是鏡頭的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF。目前十一頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——基本概念鏡頭的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF目前十二頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——基本概念鏡頭的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF目前十三頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——基本概念鏡頭的調(diào)制傳遞函數(shù)MTFMTF能夠同時表征系統(tǒng)重現(xiàn)物方空間的幾何和灰度細(xì)節(jié)能力，是衡量成像系統(tǒng)性能的最佳方式。

對于一個實際的成像系統(tǒng)，細(xì)節(jié)密集地方的對比度要小于細(xì)節(jié)稀疏位置的對比度成像系統(tǒng)中的每個環(huán)節(jié)都對系統(tǒng)最終的MTF產(chǎn)生影像，包括濾色片，鏡頭，圖像傳感器，后期處理電路等等。目前十四頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——基本概念系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF目前十五頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——分類按照等效焦距分為廣角鏡頭等效焦距小于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭（等效焦距為50mm）的鏡頭。特點是最小工作距離短，景深大，視角大。常常表現(xiàn)為桶形畸變。中焦距鏡頭焦距介于廣角鏡頭和長焦鏡頭之間的鏡頭。通常情況下畸變校正較好。長焦距鏡頭等效焦距超過200mm的鏡頭。工作距離長，放大比大，畸變常常表現(xiàn)為枕形狀畸變。等效焦距計算方法：

實際焦距×43mm

鏡頭成像圓的直徑目前十六頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——分類按照功能分變焦距鏡頭鏡頭的焦距可以調(diào)節(jié)，鏡頭的視角，視野可變定焦距鏡頭鏡頭的焦距不能調(diào)節(jié)，鏡頭視角固定。聚焦位置和光圈可以調(diào)節(jié)定光圈鏡頭光圈不能調(diào)節(jié)，通常情況下聚焦也不能調(diào)節(jié)。目前十七頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——分類按照用途分微距鏡頭（或者成為顯微鏡頭）用于拍攝較小的目標(biāo)具有很大的放大比遠(yuǎn)心鏡頭包括物方遠(yuǎn)心鏡頭和像方遠(yuǎn)心鏡頭以及雙邊遠(yuǎn)心鏡頭。目前十八頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——參數(shù)之間關(guān)系光圈大通光能力大，光圈小通光能力??；光圈小則景深大，光圈大則景深??；目前十九頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點2、工業(yè)鏡頭——參數(shù)之間關(guān)系光圈大通光能力大，光圈小通光能力小光圈小則景深大，光圈大則景深小目前二十頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點3、工業(yè)相機——基本概念傳感器的尺寸圖像傳感器感光區(qū)域的面積大小。這個尺寸直接決定了整個系統(tǒng)的物理放大率。如：1/3“、1/2”等。絕大多數(shù)模擬相機的傳感器的長寬比例是4：3(H：V)，數(shù)字相機的長寬比例則包括多種：1：1，16：9，3：2etc。目前二十一頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點一、工業(yè)相機的基本概念（2）物理放大率傳感器感光面積于視野的比值，整個參數(shù)基本取決于鏡頭系統(tǒng)放大率最后顯示環(huán)節(jié)上目標(biāo)的尺寸于實際目標(biāo)尺寸的比值。系統(tǒng)放大率取決于物理放大率和顯示系統(tǒng)的闡述。對于自動測量和檢測系統(tǒng)而言，物理放大率具有關(guān)鍵的意義。系統(tǒng)放大率僅僅對于需要人機交互進行檢測的系統(tǒng)有意義像素（Pixel=picture+element）傳感器感光面上最小感光單位。第二章機器視覺中的圖像采集技術(shù)目前二十二頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點分辨率(Resolution)

模擬制式相機的分辨率取決于傳感器上像素的數(shù)目以及后期處理電路的質(zhì)量，數(shù)字相機的傳分辨率則直接取決與傳感器上像素的數(shù)目。480768640480760574美制RS–170Norm歐制CCIR-Norm3、工業(yè)相機——基本概念目前二十三頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點像素長寬比指傳感器上像素水平和垂直方向節(jié)距的比值，對于正方形的象素來說，其比值為1：1。此參數(shù)，對于系統(tǒng)的標(biāo)定有直接影響。快門速度（ShutterSpeed）

CCD/CMOS相機多數(shù)采用電子快門，通過電信號脈沖的寬度來控制傳感器的光積分（曝光）時間。對于一般性能的的相機快門速度可以達(dá)到1/10000-1/100000秒。幀頻率（FrameRate）相機每秒中能夠輸出圖像的幀數(shù)，對于模擬制式相機，這個頻率是固定值，對于數(shù)字相機，是個可變的值。像素速率（PixelRate）相機每秒中能夠輸出像素的個數(shù)，僅僅對于數(shù)字相機有意義。3、工業(yè)相機——基本概念目前二十四頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點卷簾快門（RollingShutter）多數(shù)CMOS圖像傳感器上使用的快門，其特征是逐行曝光，每一行的曝光時間不一致。

全局快門（GlobalShutter）

CCD傳感器和極少數(shù)CMOS傳感器采用的快門，傳感器上所有像素同時刻曝光。3、工業(yè)相機——基本概念目前二十五頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點相機掃描方式隔行掃描（Interlace）352463、工業(yè)相機——基本概念目前二十六頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點3、工業(yè)相機——基本概念相機掃描方式逐行掃描（Progressivescan）35241目前二十七頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點3、工業(yè)相機——基本概念異步觸發(fā)通常情況下相機是一幀一幀拍攝的，所以進行高速拍攝的時候最高的同步精度不可能超過一幀圖像的周期，對于某些支持異步觸發(fā)的相機，可以在當(dāng)前幀掃描尚未完成的情況下，將當(dāng)前幀拋棄，直接開始新一幀圖像的掃描，可以使得高速拍攝的同步精度達(dá)到一行的掃描周期。最低照度又稱靈敏度，衡量相機對光線敏感程度的指標(biāo)。通常情況下是指相機獲得30％最大輸出值時候所需的照度。單位是Lux。局部掃描多數(shù)數(shù)字相機支持僅僅輸出傳感器上某一部分像素，這些像素位于某個矩形窗口內(nèi)。通過具備掃描可以獲得更高的楨頻率。目前二十八頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點3、工業(yè)相機——基本概念傳感器的光譜下面是一個典型的CCD圖像傳感器對于不同光譜的響應(yīng)曲線。目前二十九頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點3、工業(yè)相機——基本概念信號格式

模擬圖像信號的格式包括：復(fù)合視頻信號，Y/C分離信號，RGB分量信號。絕大多數(shù)周邊設(shè)備都能夠兼容這些信號格式。通常情況下對于彩色視頻信號，Y/C分離傳輸?shù)姆绞絻?yōu)于復(fù)合視頻傳輸?shù)姆绞?，RGB分量傳輸?shù)姆绞接謨?yōu)于Y/C分離傳輸方式。數(shù)字相機的信號傳輸格式更為復(fù)雜，目前普遍應(yīng)用的包括：*LVDS*IEEE-1394(FireWire)*USB2.0*CameraLink*Ethernet，包括傳輸未經(jīng)壓縮影像的千兆協(xié)議和傳輸經(jīng)過壓縮影像的百兆協(xié)議。上述數(shù)字相機的傳輸方式無論是在機械上還是在電氣上都是不兼容的。目前三十頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點3、工業(yè)相機——基本結(jié)構(gòu)DigitalImageProcessingModuleLensMountIRFilterImageSensorDriveCircuitTransmittingControllerVideoSignalChanneltocontrolthecamera目前三十一頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點3、工業(yè)相機——基本結(jié)構(gòu)圖像傳感器（Imagesensor）：是一個由N行及M列感光單元（CCDPixel）組成的矩陣。CCD的基本工作原理：當(dāng)光子撞擊到硅原子上時，會產(chǎn)生自由電子，再將這些自由電子收集在一起形成信號。感光單元(CCDPixcel)工作原理目前三十二頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點3、工業(yè)相機——基本結(jié)構(gòu)CCD的電荷存儲器：能夠存儲一定量的電子。將電子釋放出來之后所形成的電流，便可以量化地代表感光面上某點的明暗信息。CCD成象的“溢出”（Blooming）問題：當(dāng)CCD象素接收到過多的光子，存儲器中所收集的自由電子就會向周邊的象素“溢出”。致使整個區(qū)域成象變亮。光子CCD象素自由電子溢出目前三十三頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點3、工業(yè)相機——基本結(jié)構(gòu)相機拍照時間示意圖電子快門時間可由用戶自己設(shè)置。但相機傳輸速率（Framerate）是相對固定的。因此，傳輸速率是相機的成像速度的“瓶頸”。例：電子快門速度可達(dá)1/1000秒，但成像卻只能達(dá)到60幀/秒。電子快門時間圖像傳輸時間單幀圖像完整拍照時間目前三十四頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點按照圖像傳感器區(qū)分CCD相機：使用CCD感光芯片為圖像傳感器的相機CMOS相機：使用CMOS感光芯片為圖像傳感器的相機按照輸出圖像顏色區(qū)分：單色相機：輸出圖像為單色圖像的相機。彩色相機：輸出圖像為彩色圖像的相機。3、工業(yè)相機——分類目前三十五頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點按照傳感器類型區(qū)分面掃描相機傳感器上像素呈面狀分布的相機，其所成圖像為二維“面”圖像。線掃描相機傳感器上呈線狀（一行或三行）分布的相機，其所成圖像為一維“線”圖像。3、工業(yè)相機——分類目前三十六頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點按輸出信號區(qū)分

模擬信號相機從傳感器中傳出的信號，被轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號，即普通視頻信號，后再傳到圖像采集卡中。數(shù)字信號相機信號自傳感器中的像素輸出后，在相機內(nèi)部直接數(shù)字化并輸出。3、工業(yè)相機——分類目前三十七頁\總數(shù)三十八頁\編于二十二點3、工