第7章机器视觉测量系统.ppt

* * * * * * 字符识别可以分为印刷体识别与手写体识别，而手写体识别又可以分为联机(on-line)与脱机(off-line)识别两种。手写体识别的难度高于印刷体识别，而在手写体识别中，脱机手写体的难度又远远超过了联机手写体识别。 * * * * * * * * * * * 7-2-2 镜头 基本概念 成像面：被测物及其背景通过镜头投影到二维图像传感器平面，一般是长宽比为4:3的矩形； 视野（Field of View，FOV）：与成像面对应的景物平面范围； 工作距离（Work Distance，WD）：被测物到物镜的距离； 景深：以镜头最佳聚焦WD为中心，前后存在一个范围，在此范围内的物体能够清晰成像，这个范围被称为景深（Depth of View，DOV） 焦距 选择镜头的关键参数 物镜的焦距f f可以短到几毫米，长达数十米； 变焦距镜头可以通过调节焦距获得不同的放大倍数。 相对孔径F=D/f（光圈） D是镜头中光线能通过的有效圆孔直径,即入瞳，D越大，收集的光线越多；如f = 50mm，D = 8.9mm，则相对孔径F= 8.9/50=1/5.6； 镜头上以1/F表示光圈值，光圈每增加一档，光照度增加一倍； 光圈越小，景深越长。为了获得较大景深的清晰图像，可以采取加大光强，减小光圈的方法。 8-2-2 7-2-2 镜头 选择镜头 PMAG：镜头的放大倍数 7-2-2 镜头 选择镜头 如何选择焦距 WD：工作距离 Ho：视野的高度 Hi：相机有效成像面高度 PMAG：镜头的放大倍数 7-2-2 镜头 选择镜头 物距WD、放大倍数PMAG和焦距f的关系 利用上式可通过被测物尺寸（Ho）、物距（WD）和像平面高度（Hi）计算出所需镜头的焦距f。 7-2-2 镜头 选择镜头 普通镜头选择步骤： 获得物体至镜头的距离WD，如果是一个范围，取中间值； 计算图像放大倍数PMAG； 利用公式计算所需的焦距； 选取与计算值最接近的标准镜头产品，并取其焦距值； 根据所选镜头焦距重新核算镜头到物体的距离WD。 举例： 物体至镜头的距离在10cm~30cm范围内，取WD=20cm。 设视场高度为6cm，传感器成像面高度为6.6mm，则镜头放大倍数为： 7-2-2 镜头 计算所需镜头焦距： 标准镜头焦距：8mm、12.5mm、16mm、25mm和50mm 16mm镜头的焦距最接近计算值，使用该值重新计算WD： 选择镜头 7-2-2 镜头 按等效焦距 广角镜头：景深大，WD短，视角大，易出现桶形失真； 长焦距镜头：WD大，放大倍数大，易出现枕形失真； 中焦距镜头：f约在50mm和200mm之间，最常用镜头； 按镜头所具有的功能 变焦距镜头（自动调焦） 变光圈镜头（自动光圈） 远心镜头：可以产生正交投影拍摄效果； 微距镜头：拍摄微小物体，放大倍数在0.25~2之间。 显微镜头：成像比例大于10倍。 紫外镜头、红外镜头：专门针对紫外光或红外光折射特性设计的镜头。 镜头的分类 7-2-2 镜头 视频信号 视频信号是机器视觉系统的关键，关系到摄像机和采集卡的配合、视频系统的设计和调试等。 分为黑/白和彩色两大类，又分为模拟和数字视频。模拟视频分为标准和非标准视频，数字视频包含多种数字格式。 标准视频信号的周期、时间间隔、幅度等有明确规定，又称为闭路电视CCTV（Closed Circuit Television）。 非标准视频信号多用于工业、医学、仪器等领域的视觉系统。 黑/白 彩色 使用地区 RS-170 NTSC 北美、日本、台湾等 CCIR PAL 欧洲、中国等 7-2-3 视频 信号扫描方式：逐行扫描和隔行扫描 隔行扫描 视频信号 隔行的帧图像和奇偶场图像之间的关系 7-2-3 视频 图像采集 图像采集卡（Image Grabber）又称为图像卡，将传感器输出的图像视频信号以帧为单位传送到计算机进行处理、存储或显示。 7-2-3 视频 7-2-4 图像处理技术 滤波技术 图像增强 边缘检测 特征提取 图像压缩 图像编码 …… 7-3 视觉检测应用 二、模式识别技术 五、缺陷检测技术 一、尺寸测量技术 六、图像融合技术 四、三维重构技术 三、目标检测与跟踪技术 7-3-1 尺寸测量技术 长度 面积 圆 线弧 角度 … 测量对象 最小二乘 Hough变换 区域标记 轮廓矢量 曲率识别 Harris角点 … 测量方法 7-3-1 尺寸测量技术 长度测量——齿长测量 1,在工件图中设置待测齿长区域； 2,对区域内的图像进行边缘提取； 3,对提取到