1、机器视觉系统的概况

(1)机器视觉定义

机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能，也就是用计算机来实现对客观的三维世界的识别。按现在的理解，人类视觉系统的感受部分是视网膜，它是一个三维采样系统。三维物体的可见部分投影到网膜上，人们按照投影到视网膜上的二维的像来对该物体进行三维理解。所谓三维理解是指对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的距离、质地和运动特征（方向和速度）等的理解。

（2）机器视觉组成

机器视觉系统从原理上分主要由三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示；从硬件上来分主要也由三部分组成：镜头、CCD、采集卡，但这只是狭义的分析机器视觉硬件的组成，其实机器视觉硬件部分还包括了光源、电脑、外围运动控制部分。

机器视觉系统一般由相机、镜头、光源及控制器、图像采集卡、计算机 (或嵌入式图像处理系统)、图像处理与分析软件、输入与输出控制、执行控制与机构等部分组成，如下图所示。

其中视觉传感器、镜头与光源参数确定与选型至关重要。工业相机按照输出图像信号格式可划分为模拟相机（PAL、NTSC等）和数字相机（IEEE1394、USB2.0、Camera Link、GigE等）。数字相机的常用接口对比如下：

（3）机器视觉应用范围

在现代化的大生产之中，视觉检测往往是不可缺少的环节。比如，汽车零件的外观，药品包装的正误，IC字符印刷的质量，电路板焊接的好坏，等等，都需要众多的检测工人，通过肉眼或结合显微镜进行观测检验。大量的检测人工不仅影响工厂效率，而且带来不可靠的因素，直接影响产品质量与成本。另外，许多检测的工序不仅仅要求外观的检测，同时需要准确获取检测数据，比如零件的宽度，圆孔的直径，以及基准点的坐标等等，这些工作则是很难靠人眼快速完成。以下具体的列举了一些典型的应用事例。

? 形状，表面缺陷检查(surface Inspection)

1 IC印刷电路板的检查

2 IC检查

3电视显象管的缺陷检查

4螺钉形状的检查

5自动检反

6钢铁，不锈钢的缺陷检查

7发动机内壁的损伤检查

8纸，玻璃等平片状物体的检查

9其他，发光二极管检查

10精密测量

11电子零部件

12焊锡检查

? 非破坏性检验(Non-Destructive Inspection)
1Ⅹ线·焊接部Ⅹ线照片
2超声波侦探伤
3 AE
4通过电流的检查
5 CT技术
构造物的CT非破坏性检验
激光核合成CT
树木的年轮
热线CT
6其他RI，红外线激光的利用
7连接部检查

? 工业机器人的视觉(组装等)(Industrial Vision)
1机器人视觉
2位移，畸变测量
3距离测量
4焊接机器人
5物体的认识
6 Industrial Visual System
7零部件组装
8其他画像测量处理应用
①刻印文字
②车辆的行车，交通流动
③多面体姿势的测量
④守护机器人
⑤核合成研究
⑥铁路轨道间隔
⑦侵入监视
⑧搬送车
⑨动态·移动测量

? 产品的区分(Industrial Assortment)
1新鲜食品的区分
2医药品的区分
3光敏器件利用的区分
4机械零部件的区分

? 其他的应用(others)
1印刷·制版·CTS
2图形设计

3彩色制版
4服饰的CAD，设计
5所有物合成设计
6可视化图像处理
7珍珠，大米的质量
8 CG应用,AR
9神经网络和画像
10零部件检查，螺钉，轴承
11指纹画像，人物识别(手，脸，眼底)
12印迹对照
13微生物形态学
14磁性材料评价
15土陶器图形
16显微分析，金属组织定量
17记号查出，条形码
18隐型眼镜，镜头
19食品检查
20地中探索
21邮件OCR
22颜色，光泽的测量
23瓶检查

2 机器视觉的国际现状

通过网络报道： 2000年国外机器视觉是发展到“成年人”！
(1) 北美
据“视觉系统国际”公司的市场调研报告，1999—2000年北美的机器视觉市场规模估计将从16.8亿美元增长到19亿美元（年增长率12.4%）。1999年，北美商业机器视觉市场（包括由系统集成商和原始设备制造商提供的附加值）规模估计为12.5亿美元（其中用于半导体工业的机器视觉系统为4.88亿美元）预计2000年可达到14亿美元（年增长率12.4%）。
(2) 日本
在2000年机器视觉市场有1,000亿日元，日本市场300～400亿日元。以上是狭义上的机器视觉的数据，如果包含外表检查系统，包含画像和关系较深的半导体制造装置和P C B等关联装置的话，图像处理关联的市场，在日本国内有数千亿日元的规模。图像处理本身是小市场,不过，与之有密切的关系的图像处理关联的市场规模相当大。

3 机器视觉的国内现状

总的来说，目前在国内，这个行业的发展仍处于“婴儿”成长期。有机会接触到外国较先进的视觉系统的人，少之又少。因此，绝大多数从事这行业的人，多多少少都显得有点目光短浅。不过另一方面，国内从事视觉行业的人，个个都信心十足，甚至是“野心勃勃”。以现在中国大陆的发展速度，以及行业中人的干劲，相信不出几年就能够追上亚洲其他国家及地区的水平，如：中国台湾、新加坡，甚至是日本。机器视觉的国内基本现状分析如下：

(1)北京

北京的视觉公司，好象多少都有那么一点官方背景。搞开发也就显得有那么一些“官气”。张嘴就是“最新”“最快”“全国领先”，“达世界先进水平”之类的话。他们注重的似乎不是“钱”，而是名气。甚至就连技术人员也如此----更看重的是理论、算法。所以，北京的同业人给大家的感觉是他们的“野心最大”。

(2)上海

上海的“机器视觉”技术水平相当不错。主要是因为相当多的外国大企业，都把生产线设在上海或是附近地区的缘故。在外国大企业将生产线设备从国外转移来中国的同时，那些原先安装在生产线上的机器视觉系统也就随之到了上海。另一方面，外国视觉公司为了配合这些大客户，便也把办事处设在上海。所以上海的工程师对视觉系统有着更多使用及操作经验，即实实在在的经验。

(3)深圳

我个人认为深圳是中国“机器视觉”行业发展最有成绩的地方，我甚至认为深圳是中国整个自动化行业发展最有成绩的地方。这里的工程师水平之高，出人意料，尽管与其他国家开发者相比尚有距离，但已经足以令人吃惊了。深圳公司的最大特点就是实际，一切从“钱”出发。与项目无关的问题不去考虑；客户要求之外的问题不去考虑；超出预算之外的问题不去考虑┉┉，这里的工程师关心的不是理论不是算法，而是用什么光源、某某公司的系统的优点是什么、系统与机器设备的通讯接口等等。
以上是一位同行(应该算是我的师兄)，不久前到中国为公司作市场调查。他对国内视觉行业的一些看法，我觉得分析的还不够，我来加以补充：
国内目前从事机器视觉研究、销售和应用的公司（不包括各大专院校和科研所）数量是屈指可数，在北京及周边大约8-10家，江浙一带8-10家，广东地区10家左右，其他地区也还有一些视觉公司，整个中国加起来也不超过50家。目前这些公司主要是销售和系统集成为主，销售来讲，北京及周边的视觉公司业绩最好，要占到国内视觉销售额的60%以上；在系统集成方面，江浙一带和广东地区几乎持平。在整个国内，目前从事视觉整机制造和销售的公司不多，我所知道的最好的也就深圳科瑞自动化和昆明船舶设备集团有限公司，深圳科瑞自动化主要从事非接触精密测量设备的研究、制造和销售；昆明船舶设备集团有限公司主要从事烟草设备的研究、制造和销售。

国内现在在应用机器视觉的企业是非常的多，这些公司都是从国外或是中国台湾引进成套的设备中带有机器视觉系统，由于这些设备的引进，随之也就带动了国内机器视觉的发展，加上现在很多的国外境内企业开始了本地化的采购计划，所以国内目前从事机器视觉系统集成的公司开始也开始慢慢的活跃起来，我通过接触一些系统集成公司的老板和工程师，他们一致反映，今年比去年客户需求的信息量在迅速的增长，这也就暗示着机器视觉在国内的兴起，我相信，在未来的几年内，机器视觉将成为国内一个热门的行业。

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