机器视觉培训教程第三课.ppt

灯源简述 灯源分类 获得完美图像的6大要素 如何选择镜头 机器视觉系统工作的基本程序： 取像 =》 分析 =》 结果输出 灯源：为确保视觉系统正常取像获得足够光信息而提供照明的装置 灯源的目的 是将待测区域与背景明显区分开 将运动目标“凝固”在图像上 增强待测目标边缘清晰度 消除阴影 抵消噪光 灯源是一个视觉应用开始工作的第一步 适合的灯源可以提高系统检测精度、运行速度及工作效率 系统精度（System accuracy） X方向系统精度（X方向象素值）＝ 视野范围（X方向）÷ CCD芯片象素数量（X方向） Y方向系统精度（Y方向象素值）＝ 视野范围（Y方向÷ CCD芯片象素数量（Y方向） 该指标取决于，相机分辨率及视野（FOV） 最佳视野（FOV）： 让视觉系统“关心”的部分尽可能“充满”视野。通俗来说，FOV越小越“好”。 相机分辨率相同视野越小系统精度越高 视野相同相机分辨率越高系统精度越高 确定图像中所要检测的部分处于清晰的焦距之内 当图像中检测部分不处于同一焦平面时，需要考虑镜头的景深 注意：每一款镜头都有固定的“最短焦距” 注意：每一款镜头相对于固定的光圈，都有自己固定的景深 注意：缩小光圈可以加大景深。同时为保证正确曝光需要提高光强 注意：小光圈拍照，可以使图像获得更多“细节”，图像效果更好 在定位及高精度测量的系统中，镜头畸变的影响尤其重要 使用远心镜头 进行系统标定 在定位及识别系统中，这一点尤为重要 控制待测目标位置 相机拍照角度 对于一个视觉系统来说，“黑白分明”的图像才是好图像 选择适合的灯源 避免阴影 如果图像中待测区域处于阴影之下，图像将不能提供足够的反差，这将严重影响系统检测的精度 避免过亮 如果照明过亮，区域内亮部的光线会反射进暗部的区域，造成暗部区域内的细节损失 如果曝光过度，会产生CCD“溢出”现象 避免光线变化 如果照明系统发生明暗变化，会造成图像明暗变化。这将直接影响系统运行的稳定性 避免外界影响 注意系统周围环境的影响，如生产线上的照明系统、室外阳光等等 可移动的人或物会遮挡系统照明 小结#1：获得完美图像的6大要素及控制因素 高系统精度。控制因素：视野、相机分辨率。 清晰成象。控制因素：镜头、灯源 避免畸变。控制因素：镜头、系统标定 保持待测物体在成象中大小一致。控制因素：视野、拍照角度、待测物位置 反差最大化。控制因素：灯源 恰当的照明与曝光。控制因素：灯源、镜头 小结#2：如何获得完美图像 选择适合的灯源、镜头、相机 学会如何使用、控制灯源、镜头、相机 镜头与相机匹配 镜头接口是否为工业标准接口，C/CS接口 镜头成象面是否=相机CCD尺寸。若相机CCD为1/2“，而镜头为1/3”，则该镜头与相机不匹配 系统工作空间 镜头最短焦距是否适合系统工作空间 注意镜头焦距与最短焦距间的关系 系统精度 获取最佳视野 镜头畸变对系统精度的影响 镜头分辨率对系统精度的影响 纵深成象 待测物纵深方向的成象是否在镜头景深范围之内 其他 超大、超小物体检测 如何选择灯源 如何选择相机 例题 项目评估的基本步骤 三原色。光的三原色：红、绿、蓝；色彩三原色：青、紫、黄 世界上所有颜色都是由三原色按不同比例组合而成 三原色的色光叠加为白光。如：日光 三原色的色彩叠加为黑色 红、绿、蓝三色为互补色。光照在物体上，物体只反射与自身颜色相同的色光；不同色光照在互补色物体上完全不反光。如：红光照红色物体，黑白相机成象物体为白色；红光照绿色物体，黑白相机成象物体为黑色 系统精度要求与相机分辨率： 相机分辨率（X方向）＝最佳视野范围（X方向）÷ 理论象素值（X方向） 相机分辨率（Y方向）＝最佳视野范围（Y方向）÷ 理论象素值（Y方向） 理论象素值的得出，要由系统精度及亚象素综合考虑 系统速度要求与相机成象速度： 系统单次运行速度 = 系统成象速度 + 系统检测速度 异步触发 快门速度 与视觉板卡相匹配： 视频信号的匹配。对于模拟信号相机来说，有两种格式，CCIR/RS170。通常采集卡都同时支持这两种相机。 分辨率的匹配。每款板卡都只支持某一分辨率范围内的相机。 特殊功能的匹配。如要使用相机的特殊功能，先确定所用板卡支持此功能。 接口的匹配。确定相机与板卡的接口相匹配。如CAMERALINK，FIREWIRE1394等。 其他： 动态成象 色彩检测 超大目标检测 数字相机 亚象素（Sub Pixel）的概念 亚象素：图像分析软件，可以使系统检测精度达到象素单位以下。如：1/2象素 亚象素对系统精度的影响 亚象素在相机选型中的应用 测量（边缘寻找算法） 定位（模版匹配算法） 瑕疵（斑点分析） 精度、速度及成本 分区取象 根据现场的检测样