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機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)技(ji)術(shu)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)來(lai)分(fen)析(xi)一(yi)個(ge)圖(tu)像(xiang)，並(bing)根(gen)據(ju)分(fen)析(xi)得(de)出(chu)結(jie)論(lun)。現(xian)今(jin)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)有(you)兩(liang)種(zhong)應(ying)用(yong)。機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)探(tan)測(ce)部(bu)件(jian)，在(zai)此(ci)光(guang)學(xue)器(qi)件(jian)允(yun)許(xu)處(chu)理(li)器(qi)更(geng)精(jing)確(que)的(de)觀(guan)察(cha)目(mu)標(biao)並(bing)對(dui)哪(na)些(xie)部(bu)件(jian)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)哪(na)些(xie)需(xu)要(yao)廢(fei)棄(qi)做(zuo)出(chu)有(you)效(xiao)的(de)決(jue)定(ding)；機器視覺也可以用來創造一個部件，即運用複雜光學器件和軟件相結合直接指導製造過程。
盡管機器視覺應用各異，但都包括以下幾個過程；
■圖像采集
光學係統采集圖像，圖像轉換成模擬格式並傳入計算機存儲器。
■圖像采集
光學係統采集圖像，圖像轉換成模擬格式並傳入計算機存儲器。
■圖像處理
處理器運用不同的算法來提高對結論有重要影響的圖像要素。
■ 特性提取
處理器識別並量化圖像的關鍵特性，例如印刷電路板上洞的位置或者連接器上引腳的個數。然後這些數據傳送到控製程序。
■ 判決和控製
處理器的控製程序根據收到的數據做出結論。例如：這些數據包括印刷電路板上的洞是否在要求規格以內或者一個自動機器如何必須移動去拾取某一部件。
機器視覺係統解析
典型的視覺係統一般包括：光源、光學係統，相機、圖像處理單元（或圖像采集卡）、圖像分析處理軟件、監視器、通訊 / 輸入輸出單元等。
圖像采集
圖(tu)像(xiang)的(de)獲(huo)取(qu)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)將(jiang)被(bei)測(ce)物(wu)體(ti)的(de)可(ke)視(shi)化(hua)圖(tu)像(xiang)和(he)內(nei)在(zai)特(te)征(zheng)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)能(neng)被(bei)計(ji)算(suan)機(ji)處(chu)理(li)的(de)數(shu)據(ju)，它(ta)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)及(ji)可(ke)靠(kao)性(xing)。一(yi)般(ban)利(li)用(yong)光(guang)源(yuan)、光學係統，相機、圖像處理單元（或圖像捕獲卡）獲取被測物體的圖像。
光源
光源和影響機器視覺係統輸入的重要因素，因為它直接影響輸入數據的質量和至少 30% deyingyongxiaoguo。youyumeiyoutongyongdejiqishijiaozhaomingshebei，suoyizhenduimeigetedingdeyingyongshili，yaoxuanzexiangyingdezhaomingzhuangzhi，yidadaozuijiaxiaoguo。xuduogongyeyongdejiqishijiaoxitongyongkejianguangzuoweiguangyuan，zhezhuyaoshiyinweikejianguangrongyihuode，jiagedi，bingqiebianyucaozuo。changyongdejizhongkejianguangyuanshibaizhideng、日光燈、水銀燈和鈉光燈。但是，這些光源的一個最大缺點是光能不能保持穩定。以日光燈為例，在使用的第一個 100 小時內，光能將下降 15% ，隨(sui)著(zhe)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)的(de)增(zeng)加(jia)，光(guang)能(neng)將(jiang)不(bu)斷(duan)下(xia)降(jiang)。因(yin)此(ci)，如(ru)何(he)使(shi)光(guang)能(neng)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)程(cheng)度(du)上(shang)保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)，是(shi)實(shi)用(yong)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)急(ji)需(xu)要(yao)解(jie)決(jue)的(de)問(wen)題(ti)。另(ling)一(yi)個(ge)方(fang)麵(mian)，環(huan)境(jing)光(guang)將(jiang)改(gai)變(bian)這(zhe)些(xie)光(guang)源(yuan)照(zhao)射(she)到(dao)物(wu)體(ti)上(shang)的(de)總(zong)光(guang)能(neng)，使(shi)輸(shu)出(chu)的(de)圖(tu)像(xiang)數(shu)據(ju)存(cun)在(zai)噪(zao)聲(sheng)，一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)加(jia)防(fang)護(hu)屏(ping)的(de)方(fang)法(fa)，減(jian)少(shao)環(huan)境(jing)光(guang)的(de)影(ying)響(xiang)。由(you)於(yu)存(cun)在(zai)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)，在(zai)現(xian)今(jin)的(de)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)中(zhong)，對(dui)於(yu)某(mou)些(xie)要(yao)求(qiu)高(gao)的(de)檢(jian)測(ce)任(ren)務(wu)，常(chang)采(cai)用(yong) X 射線、超聲波等不可見光作為光源。
由光源構成的照明係統按其照射方法可分為：背向照明、前向照明、結構光和頻閃光照明等。其中，背向照明是被測物放在光源和相機之間，它的優點是能獲得高對比度的圖像；前向照明是光源和相機位於被測物的同側，這種方式便於安裝；結構光照明是將光柵或線光源等投射到被測物上，根據它們產生的畸變，解調出被測物的三維信息；頻閃光照明是將高頻率的光脈衝照射到物體上，要求相機的掃描速度與光源的頻閃速度同步。
光學係統
對於機器視覺係統來說 , 圖tu像xiang是shi唯wei一yi的de信xin息xi來lai源yuan，而er圖tu像xiang的de質zhi量liang是shi由you光guang學xue係xi統tong的de恰qia當dang選xuan擇ze來lai決jue定ding。通tong常chang，由you於yu圖tu像xiang質zhi量liang差cha引yin起qi的de誤wu差cha不bu能neng用yong軟ruan件jian糾jiu正zheng。機ji器qi視shi覺jiao技ji術shu把ba光guang學xue部bu件jian和he成cheng像xiang電dian子zi結jie合he在zai一yi起qi，並bing通tong過guo計ji算suan機ji控kong製zhi係xi統tong來lai分fen辨bian、測量、分類和探測正在通過自動處理係統的部件。機器視覺係統通常能快到100% 的探測所處理的產品而不會降低生產線的速度。由於越來越多的製造商正需要“ 6-sigma “（小於百萬分之三的有效單位）結果，以便能夠在當今質量意識很強的市場中更有競爭力，這種能力顯得非常重要。另外，這些係統能夠與滿意過程控製（ SPC ）非常理想的配合。光學係統的主要參數與圖像傳感器的光敏麵的格式有關，一般包括：光圈、視場、焦距、 F 數等。
相機
相(xiang)機(ji)是(shi)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)一(yi)個(ge)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換(huan)裝(zhuang)置(zhi)，即(ji)將(jiang)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)所(suo)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)光(guang)學(xue)圖(tu)像(xiang)，轉(zhuan)化(hua)為(wei)計(ji)算(suan)機(ji)所(suo)能(neng)處(chu)理(li)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)。光(guang)電(dian)轉(zhuan)換(huan)器(qi)件(jian)是(shi)構(gou)成(cheng)相(xiang)機(ji)的(de)核(he)心(xin)器(qi)件(jian)。目(mu)前(qian)，典(dian)型(xing)的(de)光(guang)電(dian)轉(zhuan)換(huan)器(qi)件(jian)為(wei)真(zhen)空(kong)攝(she)像(xiang)管(guan)、CCD 、CMOS 圖像傳感器等。
真空電視攝像管由密封在玻璃管罩內的攝像靶、電子槍兩部分組成。攝像靶將輸入光學圖像的光照度分布轉換為靶麵相應象素電荷的二維空間分布，主要完成光電轉換和電荷存貯任務；電子槍則完成圖像信號的掃描拾取過程。電視攝像管型成像係統具有高清晰度、高靈敏度、寬光譜和高幀速成像等特點。但由於電視攝像管屬於真空管器件，其重量、體積及功耗均較大。
CCD 是目前機器視覺最為常用的圖像傳感器。 它集光電轉換及電荷存貯、電荷轉移、信號讀取於一體，是典型的固體成像器件。 CCD 的突出特點是以電荷作為信號，而不同於其器件是以電流或者電壓為信號。
這類成像器件通過光電轉換形成電荷包，而後在驅動脈衝的作用下轉移、放大輸出圖像信號。典型的 CCD 相機由光學鏡頭、時序及同步信號發生器、垂直驅動器、模擬 / 數字信號處理電路組成。下圖為 CCD 相機的原理框圖。 CCD 作為一種功能器件，與真空管相比，具有無灼傷、無滯後、低電壓工作、低功耗等優點。
典型的 CCD 相機的係統框圖
CMOS （ Complementary Metal Oxide Semiconductor ）圖像傳感器的開發最早出現在 20 世紀 70 年代初。 90 年代初期，隨著超大規模集成電路 (VLSI) 製造工藝技術的發展， CMOS 圖像傳感器得到迅速發展。 CMOS 圖像傳感器將光敏元陣列、圖像信號放大器、信號讀取電路、模數轉換電路、圖像信號處理器及控製器集成在一塊芯片上，還具有局部象素的編程隨機訪問的優點。目前， CMOS 圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、寬動態範圍和輸出圖像幾乎無拖影等特點而得到廣泛應用。
圖像的處理和分析
在zai機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong中zhong，相xiang機ji的de主zhu要yao功gong能neng光guang敏min元yuan所suo接jie收shou到dao的de光guang信xin號hao轉zhuan換huan為wei電dian壓ya的de幅fu值zhi信xin號hao輸shu出chu。若ruo要yao得de到dao被bei計ji算suan機ji處chu理li與yu識shi別bie的de數shu字zi信xin號hao，還hai需xu對dui視shi頻pin信xin息xi進jin行xing量liang化hua處chu理li。圖tu像xiang采cai集ji卡ka是shi進jin行xing視shi頻pin信xin息xi量liang化hua處chu理li的de重zhong要yao工gong具ju。
圖像采集卡主要完成對模擬視頻信號的數字化過程。視頻信號首先經低通濾波器濾波，轉換為在時間上連續的模擬信號；按照應用係統對圖像分辨率的要求，得用采樣 / 保持電路對邊疆的視頻信號在時間上進行間隔采樣，把視頻信號轉換為離散的模擬信號；然後再由 A/D 轉換器轉變為數字信號輸出。而圖像采集／處理卡在具有模數轉換功能的同時，還具有對視頻圖像分析、處理功能，並同時可對相機進行有效的控製。
圖像處理處理軟件
機器視覺係統中，視覺信息的處理技術主要依賴於圖像處理方法，它包括圖像增強、數據編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖tu像xiang識shi別bie與yu理li解jie等deng內nei容rong。經jing過guo這zhe些xie處chu理li後hou，輸shu出chu圖tu像xiang的de質zhi量liang得de到dao相xiang當dang程cheng度du的de改gai善shan，既ji改gai善shan了le圖tu像xiang的de視shi覺jiao效xiao果guo，又you便bian於yu計ji算suan機ji對dui圖tu像xiang進jin行xing分fen析xi、處理和識別。
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