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机器视觉基本原理

机器视觉系统基本原理照明光源镜头工业摄像机图像采集/处理卡图像处理系统2

第1章机器视觉系统基本原理1.1机器视觉系统的原理1.2机器视觉系统与人的视觉的对比1.3机器视觉系统的构成3

1.1机器视觉系统的原理机器视觉系统的目的就是给机器或自动生产线添加一套视觉系统，其原理是由计算机或图像处理器以及相关设备来模拟人的视觉行为，完成得到人的视觉系统所得到的信息。人的视觉系统是由眼球、神经系统及大脑的视觉中枢构成，计算机视觉系统则是由图像采集系统、图像处理系统及信息综合分析处理系统构成。4

1.1机器视觉系统的原理图像处理技术彩色图像转换技术图像分割技术模式识别技术数学形态学方法专家系统及人工智能技术视觉神经网络技术小波分析技术分形学方法5

1.2机器视觉系统与人的视觉的对比6

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1.3机器视觉系统的构成照明光源镜头工业摄像机图像采集/处理卡图像处理系统其它外部设备8

大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流9

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第2章照明光源12

2.照明光源在我国国家标准GB5698－85中，颜色定义为：“色是光作用于人眼引起除形象以外的视觉特性”。既：颜色是一种光学现象，是光刺激人眼的结果，有光才有色。彩色也是一种心理感觉，它与照明光源的辐射能力分布及观看者的视觉生理结构有关。人眼可以感知的光谱范围为380nm-780nm，但人感知一个物体的颜色一般是指在日光照明的环境下所显示的色彩，对于同一物体在不同光线的照射下人会感觉到不同的色彩，可见光源对于正确认知物体的色彩是至关重要的。13

2.照明光源简单视功能原理：人眼视网膜里存在着大量光敏细胞，按其形状可分为杆状和锥状两种。杆状光敏细胞的灵敏度极高，主要靠它在低照度时辨别明暗，但它对彩色是不敏感的；而锥状细胞既可辨别明暗，也可辨别彩色。白天的视觉过程主要靠锥状细胞来完成，夜晚视觉则由杆状细胞起作用。所以在较暗处无法辨别彩色。

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2.照明光源 三原色学说：该学说认为在视网膜上分布有三种不同的视锥细胞，分别含有对红(700nm)、绿(546.1nm)、蓝(435.8nm)三种光敏感的视色素；当某一定波长的光线作用于视网膜时，以一定的比例使三种视锥细胞分别产生不同程度的兴奋，这样的信息传至中枢，就产生某一种颜色的感觉。15

2.照明光源 所以，当我们用某光源照明时，若光源只发出三条人眼最敏感的谱线，即：蓝、绿、红。这样似乎是达到了人眼对照明的需求和防止了人眼无法察觉和有害射线对人眼视力的影响。但我们由前面提到的，物体只能反射和透射与该物体颜色相同的光线，因此上面我们假设的光源的显色性一定是很差的。16

2.照明光源－主要参数 光源的光谱分布： 对于色彩检测的应用，应选择与日光接近的光源，光谱要宽，而且连续。光源照射在物体上，物体所产生的颜色效果要客观、真实，既光源的显色性好。其它场合可使用各种单色光和特殊光源。17

2.照明光源－主要参数 色温，单位是开尔文（K）：当光源所发出的光的颜色与“黑体”在某一温度下辐射的颜色相同时，“黑体的温度就称为该光源的色温。“黑体”的温度越高，光谱中蓝色的成分则越多，而红色的成分则越少。例如：白炽灯的光色是暖白色，其色温为2700K左右，而日光色荧光灯的色温则是6400K左右。白炽灯的色温一般在2700K左右、日光灯的色温在2700-6400K左右、钠灯的色温在2000K左右18

2.照明光源－主要参数照度：单位被照面上接收到的光通量称为照度。如果每平方米被照面上接收到的光通量为1（lm），则照度为1(lx)。单位：勒克斯（lx或Lux）。1勒克斯（lx）相当于每平方米被照面上光通量为1流明（lm）时的照度。在高速运动条件下拍摄图像，曝光时间很短，只有高亮度的光源才能得到足够亮度的图像。19

夏日阳光下100000Lux阴天室外10000Lux电视台演播室1000Lux距60W台灯60cm桌面300Lux室内日光灯100Lux黄昏室内10Lux20cm处烛光10-15Lux晴朗的月夜地面照度约0.2lx20

2.照明光源－主要参数寿命。光源的半衰期要长，且在半衰期内，光谱稳定，亮度衰减小。发热特性。光源的工作温度要低，避免高温损坏被检测物。信噪比高，抗干扰能力强。闪烁频率，交流、直流。外形尺寸，便于安装。21

2.照明光源－分类按照射方式可分为四大类:背向照明前向照明结构光频闪照明。 各种照明方式：平面照明、环形光源、同轴光源、平行光源、点光源、低角度光源、线光源、光栅；22

2.照明光源－分类23

2.照明光源－光纤照明光纤照明系统：可弯曲的光纤束＋专用镜头点照明线照明环形照明24

第3章