光学设计是机器视觉系统的关键.pdfVIP

维普资讯 孑 1}螂《e5s 灵 桁 仔钿研究纾分榔 体有助干确定适当的 设计。 T 争／ 机器视觉系统具有极大的吸引力，因 报，被检查的产品就会被舍弃 (见图2)。 ／ 为它能避免重复的测量，同时又能提高产 量 ．增加响应时间。虽然研究界 已在钻研 光学平行处理技术，但基本的机器视觉检 查系统仍然包含一块透镜、一台摄像机、 以及把处理与算法做在一起的一块图像处 理电路 (见附文 ： “光学处理器将提高系 统的效率”)。由于光具在高级的机器视觉 系统中常常是一种限制因素，有关光学定 律的知识和使用使得系统的设计者能够最 大程度地提高系统的性能。一般说来 ．透 镜是用来放大的，也是为此而设计的。 图l机器视觉系统的基本构件包括透 机器视觉的应用可从半导体检查一直 镜、摄像机和成像 电路板。为了处理图 到 自动引导系统。在本文中，机器视觉意 像并把它转变成有用的格式．数字处理 味着这样一种行为：通过透镜 ／摄像机组 系统和算法是必不可少的 合系统获取 目标的一张图像，然后以数字 方式处理这张图像以便对 目标的某一特征 前端要求 进行定位并对其采取措施 (见图 1)。此 这种检查系统的光学前端是至关重要 外，本文的讨论只限于基于图案识别的检 的。在计算机光学公司，分析工作始于被 查任务，在此应用中．终端用户需要对生 测物体的特征，因此，最高质量的图像被 产流水线中的产品缺陷进行快速的自动定 回传给摄像机的平面。这一重要的领域往 位。 往被那些重视电子线路和软件的设计人员 机器视觉检查的基本方法包括照明 所忽略 例如，最近一位买主让一位较为 被检查的物体，用透镜系统在摄像机上产 年轻的职工为国内检查站安装一台视觉系 生物体的一张图像 然后把图像传输给一 统。这位工程师从不同地方买来处理器 电 个图像处理器。这种处理器经程序编排后 路板、照明系统、摄像机和透镜，然后花 可执行任何数量的图像处理；常见的处理 了几个星期的时间为处理器 电路板编排程 器与一个样板匹配 。处理器把图像逐点与 序 ．而且可能还要验证一台基本工作的样 样板作比较．任何显著的差异都会触发警 机 。 ‘ 计算机光学公司研究与发展部主任 维普资讯 《红 外》月刊 1999年 图 2 许多机器视觉系统使用一种样板匹配范例，在这种范例中，样板 (左)与获得的一张图像 (右)进行比较 不匹配的部件会被指出，同时 由控制系统发出警报以提醒操作人员 然而，这种样机具有一个共 同的问 员。数字算法产生出令人无法接受的高位 题，即它不能分辨细节。在这种情况下