机器视觉培训教程第三讲

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机器视觉培训系列教程基础入门培训2005年9月22日~25日 北京

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机器视觉培训系列教程基础入门培训

第三讲

光机电的完美集成(机器视觉系统综合基础知识)Tom Yang

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

第一节

内容提要 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

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

一、灯源简述 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

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

二、灯源分类 萤光灯

卤素灯+光纤导管

LED光源

其他(激光、紫外光等)

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

三、获得完美图像的6大要素(1):高系统精度 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)

FOV:100MM

500 象素

象素值 = 0。2 MM

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

三、获得完美图像的6大要素(1):高系统精度 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

不适合的视野

适合的视野

调整

系统关心的部分

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

三、获得完美图像的6大要素(2):清晰成象 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

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

三、获得完美图像的6大要素(3):避免畸变 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

真实世界

镜头畸变产生的图像

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

三、获得完美图像的6大要素(4):保持待测物体 在成象中大小一致 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

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

三、获得完美图像的6大要素(5):图像中待测部 分反差最大化 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

待测部分

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

三、获得完美图像的6大要素(6):恰当的照明与曝光 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机器视觉培训系列教程(基础入门培训) 版权@北京美视博文网络信息技术有限公司

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

三、获得完美图像的6大要素： 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

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

四、如何选择镜头(1):技术因素 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、超小物体检测机器视觉培训系列教程(基础入门培训) 版权@北京美视博文网络信息技术有限公司

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第三讲：机器视觉系统综合基础知识

第一节

四、如何选择镜头(2): 常见镜头分类 CCTV镜头

专业摄影镜头

远心镜头

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