機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)就是用機(jī)器代替人眼進(jìn)行各種測(cè)量和判斷。它是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，融合了光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、信號(hào)處理、光機(jī)電一體化等領(lǐng)域。圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)的快速發(fā)展也極大地促進(jìn)了機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展。

視覺(jué)系統(tǒng)是用機(jī)器代替人眼進(jìn)行測(cè)量和判斷。視覺(jué)系統(tǒng)是指通過(guò)機(jī)器視覺(jué)的產(chǎn)品（即攝像器件分為 CMOS 和CCD ）被捕獲的物體被轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，該圖像信號(hào)被傳輸?shù)教厥獾膱D像處理系統(tǒng)、顏色和其他信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算，提取目標(biāo)的特征，然后根據(jù)判別結(jié)果控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)作。是用于生產(chǎn)、用于組裝或包裝的有價(jià)值的機(jī)械裝置。它在檢測(cè)缺陷和防止缺陷產(chǎn)品流通到消費(fèi)者手中方面具有不可估量的價(jià)值。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的靈活性和自動(dòng)化程度。在一些不適合人工操作的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿(mǎn)足要求的場(chǎng)合，經(jīng)常使用機(jī)器視覺(jué)來(lái)代替人工視覺(jué)；同時(shí)，在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，人工視覺(jué)檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低不準(zhǔn)確，而機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺(jué)容易實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。產(chǎn)品可以在最快的生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行 的測(cè)量、引導(dǎo)、檢測(cè)、保質(zhì)保量完成生產(chǎn)任務(wù)。

在布料生產(chǎn)過(guò)程中，布料質(zhì)量檢驗(yàn)等重復(fù)性和智能性很強(qiáng)的工作只能通過(guò)人工檢驗(yàn)來(lái)完成，在現(xiàn)代化的流水線(xiàn)上經(jīng)常可以看到許多檢驗(yàn)工人在后面執(zhí)行這一過(guò)程，這將為企業(yè)增加巨大的人力成本和管理成本，但仍然不能保證100333 48636863631%的檢驗(yàn)合格率（即“零缺陷”檢測(cè)布料質(zhì)量是重復(fù)性工作，容易出錯(cuò)，效率低下。

流水線(xiàn)的自動(dòng)化改造，使得布料生產(chǎn)流水線(xiàn)快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的流水線(xiàn)。在裝配線(xiàn)上，所有顏色的布料、和數(shù)量應(yīng)自動(dòng)確認(rèn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“布匹檢測(cè)”利用機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)來(lái)完成以前由人力完成的工作。在布料的大批量檢測(cè)中，人工檢測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量效率低不準(zhǔn)確，而機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。

特征提取辨識(shí)

一般布匹檢測(cè)（自動(dòng)識(shí)別）先利用高清晰度、高速攝像鏡頭拍攝標(biāo)準(zhǔn)圖像，并在此基礎(chǔ)上設(shè)定一定的標(biāo)準(zhǔn)；然后拍攝檢測(cè)到的圖像，對(duì)比兩者。但在布匹質(zhì)量檢測(cè)工程中較為復(fù)雜：

1．3356圖像的內(nèi)容不是單張圖像，而是每個(gè)測(cè)量區(qū)域的雜質(zhì)數(shù)量、大小、顏色、位置不一定一致。

2．很難預(yù)先確定雜質(zhì)的形狀。

3．圖像中可能會(huì)有很多噪聲，因?yàn)椴剂系目焖僖苿?dòng)會(huì)反射光線(xiàn)。

4． 在流水線(xiàn)上，布料的檢驗(yàn)有實(shí)時(shí)性要求。

基于以上原因，在圖像識(shí)別處理中要采用相應(yīng)的算法來(lái)提取雜質(zhì)的特征，進(jìn)行模式識(shí)別，實(shí)現(xiàn)智能分析。

Color檢測(cè)

一般來(lái)說(shuō)，彩色CCD相機(jī)獲得的圖像是RGB圖像。也就是說(shuō)，每個(gè)像素都是由紅色組成的（R）綠（G）藍(lán)（B）代表RGB顏色空間中的一個(gè)點(diǎn)的三個(gè)分量。問(wèn)題是這些色差和人眼的感覺(jué)不一樣。即使很小的噪聲也會(huì)改變顏色空間中的位置。所以不管我們?nèi)搜鄣母杏X(jué)有多相似，在色彩空間里都是不一樣的。基于以上原因，我們需要將RGB像素轉(zhuǎn)換到另一個(gè)顏色空間CIELAB。目的是讓我們?nèi)搜墼谏士臻g中感受到盡可能接近的色差。

Blob檢測(cè)

根據(jù)上面得到的處理后的圖像，按照要求，在純色背景下檢測(cè)雜質(zhì)污漬，計(jì)算污漬的面積，確定是否在檢測(cè)范圍內(nèi)。因此，圖像處理軟件應(yīng)具有分離目標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)并計(jì)算其面積的功能。

Blob分析（Blob   analysis）就是分析圖像中同一像素的連通域，稱(chēng)為Blob。經(jīng)二值化（Binary   threshold）經(jīng)處理的圖像中的色點(diǎn)可以被認(rèn)為是斑點(diǎn)。斑點(diǎn)分析工具可以將目標(biāo)從背景中分離出來(lái)，并計(jì)算目標(biāo)的數(shù)量、位置、形狀、方向和大小，還提供了相關(guān)點(diǎn)之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在處理的過(guò)程中，并不是逐個(gè)分析單個(gè)像素，而是對(duì)圖形的線(xiàn)條進(jìn)行操作。圖像的每一行都用游程長(zhǎng)度編碼(RLE）來(lái)表示相鄰的目標(biāo)范圍。與基于像素的算法相比，該算法大大提高了處理速度。

結(jié)果處理和控制

應(yīng)用程序將返回的結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)或用戶(hù)指定的位置，并根據(jù)結(jié)果控制機(jī)械部分相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)識(shí)別結(jié)果，將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行信息管理。以后可以隨時(shí)搜索查詢(xún)信息，管理者可以了解某段時(shí)間流水線(xiàn)的繁忙時(shí)間，并對(duì)下一步工作做出安排；可以知道內(nèi)布的質(zhì)量等等。

在生產(chǎn)線(xiàn)上，來(lái)做這種測(cè)量和判斷的人會(huì)很累、個(gè)體之間的差異會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤和失誤，但機(jī)器會(huì)不知疲倦地、穩(wěn)定地進(jìn)行下去。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)、鏡頭、照相機(jī)系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。對(duì)于每個(gè)應(yīng)用，我們需要考慮系統(tǒng)的運(yùn)行速度和圖像處理速度、用彩色還是黑白相機(jī)、是檢測(cè)目標(biāo)的大小還是檢測(cè)目標(biāo)的缺陷、視場(chǎng)需要多大、分辨率需要多高、需要多大的對(duì)比度等。從功能上講，典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以分為：圖像采集部分、圖像處理部分和運(yùn)動(dòng)控制部分。

一個(gè)完整的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的主要工作過(guò)程如下：

1、工件定位檢測(cè)器檢測(cè)到物體已經(jīng)移動(dòng)靠近攝像系統(tǒng)的視場(chǎng)中心，并向圖像采集部分發(fā)送觸發(fā)脈沖。

2、圖像采集部分根據(jù)預(yù)設(shè)的程序和延時(shí)分別向攝像機(jī)和照明系統(tǒng)發(fā)送啟動(dòng)脈沖。

3、相機(jī)停止掃描，開(kāi)始新的一幀掃描，或者相機(jī)在起始脈沖到來(lái)之前處于等待狀態(tài)，在起始脈沖到來(lái)之后開(kāi)始一幀掃描。

4、在相機(jī)開(kāi)始新一幀掃描前開(kāi)啟曝光機(jī)制，曝光時(shí)間可以提前設(shè)置。

5、另一個(gè)啟動(dòng)脈沖打開(kāi)燈，燈的打開(kāi)時(shí)間要和相機(jī)的曝光時(shí)間相匹配。

6、相機(jī)曝光后，一幀圖像的掃描輸出正式開(kāi)始。

7、圖像采集部分通過(guò)接收模擬視頻信號(hào)/d將其數(shù)字化，或者直接接收由攝像機(jī)數(shù)字化的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。

8、圖像采集部分將數(shù)字圖像存儲(chǔ)在處理器或計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。

9、處理器處理圖像、分析、識(shí)別并獲得測(cè)量結(jié)果或邏輯控制值。

10、處理結(jié)果控制流水線(xiàn)的動(dòng)作、進(jìn)行定位、糾正運(yùn)動(dòng)中的錯(cuò)誤等。

從上面的工作流程可以看出，機(jī)器視覺(jué)是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)。由于系統(tǒng)的大部分監(jiān)控對(duì)象都是運(yùn)動(dòng)對(duì)象，因此系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)對(duì)象的匹配與協(xié)調(diào)就顯得尤為重要，這就對(duì)系統(tǒng)各部分的動(dòng)作時(shí)間和處理速度提出了嚴(yán)格的要求。在一些應(yīng)用領(lǐng)域，比如機(jī)器人、整個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)的一部分的重量等、體積和功耗都會(huì)有嚴(yán)格的要求。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下：

1、非接觸測(cè)量不會(huì)對(duì)觀測(cè)者和被觀測(cè)者造成任何傷害，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

2、具有較寬的光譜響應(yīng)范圍，如人眼不可見(jiàn)的紅外測(cè)量，擴(kuò)大了人眼的可視范圍。

3、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，人類(lèi)很難長(zhǎng)時(shí)間觀察同一個(gè)物體，而機(jī)器視覺(jué)可以長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)量、分析和識(shí)別任務(wù)。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通、醫(yī)療、金融甚至體育、娛樂(lè)等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，可以說(shuō)已經(jīng)滲透到了我們的生活中、生產(chǎn)和工作的各個(gè)方面。