机器视觉期末考试.doc

. . . . 专注 专业 1.机器视觉的技术范围 技术层次：底层基础元件和材料、图像和视觉核心算法、视觉硬件和系统（含照明）、软件开发环境 系统流程：取像 =》 分析 =》 结果输出 部件与系统软：硬件：照明、光学元件、镜头、相机、图像采集卡、工具软件、智能相机 相关技术：运动控制、机器人、通讯 2. 镜头基本概念 视野 (FOV) 图像采集设备所能够覆盖的范围，它可以是在监视器上可以见到的范围，也可以使设备所输出的数字图像所能覆盖的最大范围。 最大/最小工作距离（Work Distance） 从物镜到被检测物体的距离的范围，小于最小工作距离大于最大工作距离系统均不能正确成像。 景深（Depth Of Field）在某个调焦位置上，景深内的物体都可以清晰成像。 畸变 几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图像范围内不同位置上的放大率存在的差异。几何畸变主要包括径向畸变和切向畸变。如枕形或桶形失真。 成像面 可以在镜头的像面上清晰成像的物方平面 光圈与F值 光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用F值，如f1.4，f2，f2.8 etc。 焦距 焦距是像方主面到像方焦点的距离。如16mm， 25mm 分辨率 测量系统能够重现的最小的细节的尺寸常常用每毫米线对来表示，也就是根据这个镜头能够分辨一毫米内多少对直线。选择镜头的时候必须注意厂商给出的分辨率的定义方式。 3. 镜头的分类 按照等效焦距分为 广角镜头 等效焦距小于标准镜头（等效焦距为50mm）的镜头。特点是最小工作距离短，景深大，视角大。常常表现为桶形畸变。 中焦距镜头 焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。通常情况下畸变校正较好。 长焦距镜头 等效焦距超过200mm的镜头。工作距离长，放大比大，畸变常常表现为枕形状畸变。 按照功能分 变焦距镜头 镜头的焦距可以调节，镜头的视角，视野可变 定焦距镜头 镜头的焦距不能调节，镜头视角固定。聚焦位置和光圈可以调节 定光圈镜头 光圈不能调节，通常情况下聚焦也不能调节 按照用途分 微距镜头（或者成为显微镜头） 用于拍摄较小的目标具有很大的放大比 远心镜头 包括物方远心镜头和像方远心镜头以及双边远心镜头。 4. 工业相机的基本概念 物理放大率 传感器感光面积于视野的比值，整个参数基本取决于镜头 系统放大率 最后显示环节上目标的尺寸于实际目标尺寸的比值。系统放大率取决于物理放大率和显示系统的阐述。对于自动测量和检测系统而言，物理放大率具有关键的意义。系统放大率仅仅对于需要人机交互进行检测的系统有意义 像素（Pixel =picture+element） 传感器感光面上最小感光单位 分辨率(Resolution) 模拟制式相机的分辨率取决于传感器上像素的数目以及后期处理电路的质量，数字相机的传分辨率则直接取决与传感器上像素的数目。 相机扫描方式：隔行扫描、 逐行扫描 CCD的基本工作原理：当光子撞击到硅原子上时，会产生自由电子，再将这些自由电子收集在一起形成信号。 工业相机分类： 按照图像传感器区分 CCD相机：使用CCD感光芯片为图像传感器的相机 CMOS相机：使用CMOS感光芯片为图像传感器的相机 按照输出图像颜色区分： 单色相机：输出图像为单色图像的相机。 彩色相机：输出图像为彩色图像的相机。 按照传感器类型区分 面扫描相机 传感器上像素呈面状分布的相机，其所成图像为二维“面”图像。 线扫描相机 传感器上呈线状（一行或三行）分布的相机，其所成图像为一维“线”图像。 按输出信号区分 模拟信号相机 从传感器中传出的信号，被转换成模拟电压信号，即普通视频信号，后再传到图像采集卡中。 数字信号相机 信号自传感器中的像素输出后，在相机内部直接数字化并输出。 5. 图像采集卡的基本概念 图像采集卡（Frame Graber） 图像采集卡是图像采集部分和处理部分的接口。图像经过采样、量化以后转换为数字图像并输入、存储到帧存储器的过程，叫做采集、数字化。 A/D转换 视频量化处理是指将相机所输出的模拟视频信号转换为PC所能识别的数字信号的过程，即A/D转换。视频信号的量化处理是图像采集处理的重要组成部分。 6. 光源简述 机器视觉系统工作的基本程序：取像 =》 分析 =》 结果输出 光源：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 光源的目的 是将待测区域与背景明显区分开 将运动目标“凝固