1861年

，維多利亞女王統治期間
，英國仍處於工業革命的巔峰，此時，物理學家馬克斯威拍出了世界上第一張彩色照片。70年過後，英國科學家約翰 洛吉 貝(bei)爾(er)德(de)在(zai)戰(zhan)前(qian)的(de)倫(lun)敦(dun)首(shou)次(ci)展(zhan)示(shi)了(le)世(shi)界(jie)上(shang)第(di)一(yi)款(kuan)彩(cai)色(se)電(dian)視(shi)，盡(jin)管(guan)上(shang)世(shi)紀(ji)在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)取(qu)得(de)了(le)長(chang)足(zu)進(jin)步(bu)，但(dan)製(zhi)造(zao)商(shang)徹(che)底(di)接(jie)受(shou)彩(cai)色(se)檢(jian)測(ce)卻(que)還(hai)是(shi)過(guo)了(le)好(hao)多(duo)年(nian)。

   食品
、紡織、電dian子zi和he半ban導dao體ti行xing業ye中zhong，對dui產chan品pin色se彩cai的de檢jian測ce非fei常chang重zhong要yao，這zhe並bing不bu令ling人ren驚jing訝ya。在zai黑hei白bai相xiang機ji應ying用yong中zhong，每mei個ge像xiang素su可ke以yi對dui光guang源yuan照zhao射she到dao圖tu像xiang上shang每mei個ge點dian的de光guang線xian強qiang度du進jin行xing測ce量liang。彩cai色se相xiang機ji可ke對dui每mei個ge點dian上shang的de三san種zhong不bu同tong色se彩cai的de光guang線xian強qiang度du進jin行xing測ce量liang，將jiang所suo捕bu獲huo的de數shu據ju量liang翻fan了le三san倍bei。這zhe複fu雜za了le從cong數shu據ju捕bu獲huo到dao計ji算suan機ji處chu理li的de每mei個ge步bu驟zhou，意yi味wei著zhe灰hui階jie技ji術shu雖sui然ran有you局ju限xian性xing但dan仍reng是shi最zui受shou歡huan迎ying的de方fang法fa。

   Matrox Imaging公司MIL處理組經理Arnaud Lina說：“chengxiangxingyetuidongleheibaituxiangjiancedeyingyong。zhexietuxiangdehuoquxiangduijiandan，chuliheibaituxiangdezhuanyejishufengfu
，danxianyoudecaisetuxiangchuliruanjianbaohezhuanyejishufeichangshao。huijiefangfagengjiaguangfan，gengjiarongyilijiehecaozuo、價(jia)格(ge)便(bian)宜(yi)，並(bing)且(qie)計(ji)算(suan)複(fu)雜(za)度(du)相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di)。所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)因(yin)素(su)使(shi)得(de)灰(hui)度(du)方(fang)法(fa)成(cheng)為(wei)行(xing)業(ye)中(zhong)具(ju)有(you)吸(xi)引(yin)力(li)的(de)方(fang)案(an)。機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)製(zhi)造(zao)商(shang)克(ke)服(fu)這(zhe)些(xie)困(kun)難(nan)並(bing)開(kai)發(fa)出(chu)高(gao)費(fei)效(xiao)比(bi)，且(qie)容(rong)易(yi)使(shi)用(yong)的(de)方(fang)案(an)還(hai)是(shi)最(zui)近(jin)的(de)事(shi)。

   在(zai)一(yi)些(xie)例(li)子(zi)中(zhong)，謹(jin)慎(shen)的(de)選(xuan)擇(ze)光(guang)源(yuan)和(he)黑(hei)白(bai)相(xiang)機(ji)就(jiu)已(yi)足(zu)夠(gou)，無(wu)需(xu)增(zeng)加(jia)額(e)外(wai)的(de)彩(cai)色(se)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)。例(li)如(ru)
，紅(hong)色(se)光(guang)能(neng)夠(gou)照(zhao)明(ming)圖(tu)像(xiang)中(zhong)的(de)紅(hong)色(se)區(qu)域(yu)，綠(lv)光(guang)和(he)藍(lan)光(guang)則(ze)呈(cheng)現(xian)黑(hei)色(se)。相(xiang)對(dui)簡(jian)單(dan)的(de)灰(hui)階(jie)軟(ruan)件(jian)工(gong)具(ju)隨(sui)後(hou)可(ke)用(yong)於(yu)進(jin)行(xing)相(xiang)應(ying)的(de)測(ce)量(liang)。

   Firstsight Vision公司銷售主管Mark Williamson說：“很(hen)多(duo)人(ren)都(dou)有(you)一(yi)個(ge)誤(wu)解(jie)，認(ren)為(wei)人(ren)觀(guan)測(ce)到(dao)的(de)是(shi)彩(cai)色(se)
，就(jiu)需(xu)要(yao)用(yong)彩(cai)色(se)檢(jian)測(ce)。如(ru)果(guo)你(ni)需(xu)要(yao)辨(bian)別(bie)色(se)彩(cai)
，這(zhe)的(de)確(que)很(hen)重(zhong)要(yao)，但(dan)無(wu)需(xu)用(yong)彩(cai)色(se)進(jin)行(xing)簡(jian)單(dan)的(de)測(ce)量(liang)。”

  數據獲取

   對於更為複雜的應用來說，機器視覺製造商在近年來有了穩步提升。曾經的一個障礙是在適宜的價位提供分辨率好的彩色相機，但近年CCD分辨率的提升提供了解決方案。

   在過去，麵陣掃描彩色相機采用三種獨立的CCD芯片分別用於每個像素紅、綠

、藍三種光的捕獲。這些數據隨後被合成一張全彩色圖像。

   更(geng)為(wei)便(bian)宜(yi)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)是(shi)隻(zhi)采(cai)用(yong)一(yi)個(ge)芯(xin)片(pian)，芯(xin)片(pian)上(shang)的(de)每(mei)個(ge)像(xiang)素(su)隻(zhi)對(dui)輪(lun)流(liu)穿(chuan)越(yue)圖(tu)像(xiang)的(de)一(yi)種(zhong)色(se)彩(cai)感(gan)光(guang)。由(you)於(yu)每(mei)個(ge)像(xiang)素(su)都(dou)將(jiang)被(bei)其(qi)他(ta)測(ce)量(liang)不(bu)同(tong)色(se)彩(cai)的(de)像(xiang)素(su)包(bao)圍(wei)，相(xiang)機(ji)能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)尋(xun)找(zhao)缺(que)失(shi)色(se)彩(cai)周(zhou)邊(bian)的(de)反(fan)饋(kui)來(lai)填(tian)充(chong)缺(que)失(shi)的(de)色(se)彩(cai)。但(dan)這(zhe)降(jiang)低(di)了(le)圖(tu)像(xiang)色(se)彩(cai)分(fen)辨(bian)率(lv)
，因(yin)為(wei)隻(zhi)采(cai)用(yong)了(le)大(da)概(gai)一(yi)半(ban)的(de)真(zhen)實(shi)像(xiang)素(su)

，相(xiang)比(bi)具(ju)有(you)相(xiang)同(tong)像(xiang)素(su)的(de)三(san)芯(xin)片(pian)相(xiang)機(ji)來(lai)說(shuo)，色(se)彩(cai)保(bao)真(zhen)度(du)不(bu)夠(gou)精(jing)確(que)。

   這曾經限製單芯片相機的采用，但新的百萬像素芯片的出現使高分辨率色彩的獲取成為可能，並且無需對每種彩色都準備一個傳感器。Williamson說:“我們在嚐試向單芯片彩色相機轉變，因為價格更加便宜。”

   caisejiancezaicaiyongxianzhenxiangjipaishetuxiangzhongrengcunzaiwenti。xianzhenxiangjihanyouchengqianshangwangelianxudexiangsu，nenggouduiyundongzhongchuansongdaishangdemubiaowujinxingsaomiao，laichengxinggoujianmeigemubiaowudetuxiang。youyudanxingxiansuxuyaoduimeizhongsecaijinxingdandudehuoqu，daozhilexiangjixingnengdexiajiang，ercaiyongsanxingxiangsuchengbenzetaigao。

   由you於yu三san線xian性xing掃sao描miao相xiang機ji仍reng有you廣guang泛fan的de高gao端duan應ying用yong，一yi些xie製zhi造zao商shang現xian在zai開kai始shi生sheng產chan雙shuang線xian性xing相xiang機ji
，一yi行xing像xiang素su隻zhi捕bu獲huo一yi種zhong色se彩cai，並bing且qie其qi他ta行xing含han有you交jiao錯cuo像xiang素su可ke捕bu獲huo另ling外wai兩liang種zhong主zhu要yao色se彩cai。

   Dalsa公司高級線陣相機銷售經理Xing-Fei He說：“這種彩色性能沒有三芯片CCD相機性能好，但是對於識別個別的盒子已經足夠，如：垃圾回收應用。它非常適用於這種應用。”

   由於傳送帶的速度非常快
，捕獲的數據量巨大。Williamson說：“從相機中提取數據並傳送至采集卡常常是個問題。隻有通過PCI總線才能應對大容量數據。”

   然而
，根據Williamson

，由於高速數字接口的出現
，如：吉比特以太網和火線
，對於線陣相機來說，這種傳輸已經不再是問題。

   數據一旦被獲取，就需要計算對其進行分析，這同樣因為大量數據而變得複雜。
Williamson 說：“對於智能相機來說是個典型的問題
，你需要三倍的處理能力
，而這是個瓶頸。”半導體技術的不斷發展可能會最終解決這個問題。

   彩色分析

   FPGA技術也能夠幫助簡化這一問題，在數據在從相機或采集卡傳輸至計算機之前對其進行快速預處理。Euresys的Grablink Quickpack ColorScan圖像采集卡配有FPGA和其他的功能，可簡化彩色檢測應用。

   例如：目(mu)標(biao)物(wu)在(zai)一(yi)個(ge)線(xian)陣(zhen)相(xiang)機(ji)下(xia)移(yi)動(dong)時(shi)，每(mei)個(ge)像(xiang)素(su)行(xing)都(dou)能(neng)夠(gou)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)時(shi)間(jian)點(dian)顯(xian)現(xian)出(chu)目(mu)標(biao)物(wu)的(de)特(te)征(zheng)
，並(bing)且(qie)相(xiang)機(ji)必(bi)須(xu)隨(sui)後(hou)對(dui)像(xiang)素(su)的(de)不(bu)同(tong)色(se)彩(cai)進(jin)行(xing)拚(pin)合(he)，並(bing)讀(du)取(qu)為(wei)RG圖像。Euresys的方案是通過在圖像采集卡上采用FPGA技術，來實施這種“線陣延遲補償（scan-delay compensation）”

，幫助減輕計算機的工作量。FPGA技術在處理中比計算機的CPU更為有效。這種方案還能糾正不同色彩的失真和平衡。

   即使對數據進行了預處理，大容量意味著需要對分析算法進行仔細斟酌。Dalsa的He說
，“算法比傳統的處理更加複雜。”

   Firstsight Vision的Williamson同意這樣的觀點
，“你要做的是有效處理三倍的數據，所以更加複雜。關鍵是將複雜性隱藏在看起來簡單的用戶界麵之後。”

   He說Dalsa的IPD檢jian測ce軟ruan件jian工gong具ju是shi這zhe方fang麵mian非fei常chang好hao的de例li子zi。采cai用yong這zhe個ge工gong具ju，用yong戶hu可ke以yi定ding義yi他ta們men自zi己ji最zui感gan興xing趣qu的de三san種zhong顏yan色se。工gong具ju隨sui後hou創chuang建jian三san類lei單dan色se圖tu像xiang映ying射she每mei種zhong顏yan色se的de密mi度du。

   一個通常的彩色傳感器隻能提供一個二值圖像（彩色有效處為黑色，彩色無效處為白色）
，但是不能顯示強度。Williamson 說，“iNspect可提供一張有關所有那種顏色不同漸變的圖片。這使用戶能夠在全彩色圖像中應用這種典型的單色工具，如：邊緣查找和Blob分析。”

   機器視覺軟件庫還能夠通過為多數通常工作提供Ready-Written Code來簡化色彩檢測。Euresys的Open eVision係列包括進行彩色分析的EasyColor庫。這些包括有將RGB色彩數據轉換為對色彩強度、色調
、飽和度的描述，這些參數對一些應用很重要。它還可以根據色彩進行圖像分割
，糾正彩色平衡以及彩色濾波。

彩色分析可用於對不同物體進行計數，如這些糖果。

   大多數現有的軟件都致力於提高用戶操作係統的便利性，使用戶無需具備豐富的機器視覺專業知識就能夠從色彩檢測中受益。Matrox Imaging的Arnaud Lina說：“Matrox開發出了一套軟件工具，能夠集成於Matrox Imaging Library （MIL），MIL是一個通用成像及視覺庫。軟件包含有顏色匹配工具
、colourdistance工具和彩色投影。”

   “在zai通tong用yong成cheng像xiang及ji視shi覺jiao包bao內nei集ji成cheng彩cai色se工gong具ju，是shi讓rang開kai發fa人ren員yuan在zai使shi用yong簡jian單dan的de通tong用yong編bian程cheng界jie麵mian進jin行xing成cheng像xiang應ying用yong時shi
，添tian加jia上shang彩cai色se圖tu像xiang獲huo取qu和he處chu理li功gong能neng。這zhe樣yang用yong戶hu就jiu能neng夠gou關guan注zhu於yu彩cai色se檢jian測ce硬ying件jian和he軟ruan件jian，而er不bu是shi開kai發fa軟ruan件jian算suan法fa。”

   Matrox的工具包括有彩色數據分析，彩色識別和學習
，以及類似人類感知能在不同色彩空間內運作的能力。靈活性是關鍵。Lina說：“我們根據問題的特質提供各種策略。”

   未來

   其他的小革新也能夠簡化彩色檢測設備的維護。Dalsa近期用車燈上通常采用的染料替代了傳感器上的色彩過濾器，這可以使其更經久耐用。Dalsa的He說：“用戶不會想要在幾個月中就看到褪色現象。

   技ji術shu很hen少shao保bao持chi不bu變bian，機ji器qi視shi覺jiao供gong應ying商shang似si乎hu最zui終zhong將jiang掌zhang握wo彩cai色se檢jian測ce
，他ta們men可ke能neng會hui進jin入ru一yi個ge新xin的de時shi代dai
，這zhe又you會hui對dui數shu據ju處chu理li提ti出chu更geng高gao的de要yao求qiu，像xiang是shi三san種zhong色se彩cai（紅、綠、藍）遠不夠，大多數的製造商現在都在研究添加第四或第五種成分——UV和近紅外波長。

   Basler公司視覺配件產品部經理Joachim Linkemann說：“單色信息將很可能發展為近紅外光。水果和蔬菜上的劃痕在近紅外下都能夠觀測得到。除RGB外

，彩色相機很可能會開發出NIR像素。”這可能會采用相同的像素技術，但新增的過濾器可使紅外波也融入所要求的像素。

   Dalsa的Xing-Fei He讚成相機很可能會在未來對更大範圍內的波長敏感,他說：“客戶還會轉向紫外線檢測。由於電子元件變得越來越小，我們需要采用更短的波長來檢測它們。我預計它將成為一個重要的市場趨勢。”

   直到現在，製造商至少能夠從多數彩色檢測技術的發展中受益，這些發展簡化了操作
，費效比比從前更高。He預測：“我們能看到越來越多的客戶轉向彩色檢測來區分不同的產品。”

   應用

彩色分析工具能用於區別不同特征

   生產線上應用的多數彩色檢測將會趨向美感：如:檢測標簽印刷的錯誤，或確保一塊布的顏色同特殊的色調匹配。這些應用確實非常重要，但彩色通常用於檢測特征，而非美觀與否。

   Matrox Imaging 公司MIL過程組經理Arnaud Lina說：“在食品行業，產品的色彩通常是質量的標示。彩色處理可用於單個產品的質量評估

，如：檢測西紅柿的紅色程度
，或測量一個包裝內各種物品的比例。”

   在紡織工業
，UV檢測能夠查找出纖維中的雜質
，而這些無法用肉眼觀看得到。

   在電子和半導體行業
，彩色可用於區分同一電路板上的不同元件。Dalsa 公司的Xing-Fei He 說：“盡管元器件不再有彩色編碼的必要，彩色仍是用於識別的一個方麵。”

   zaiyiliaoyingyongzhong，caiseyefeichangzhongyao。xianzaiyixiegongsikaishishengchanyingxiangshebei，jinxingzhongliuhezhidengyangbendezidongfenxi
，laipandingbingrenshifouhuanyouexingpifuai。Basler公司視覺配件產品經理Joachim Linkemann說：“一個非常有經驗的醫生需要通過樣本來診斷癌症
，但他們需要具備極其豐富的經驗。一台機器可以給出更可信的結果——它不會出現診斷失誤的時候。沒有彩色分析，腫瘤就很難識別”