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機(jī)器視覺系統(tǒng)是通過光學(xué)裝置和非接觸傳感器自動(dòng)地接受和處理一個(gè)真實(shí)場景的圖像，通過分析圖像獲得所需信息或用于控制機(jī)器運(yùn)動(dòng)的裝置，可以看出智能圖像處理技術(shù)在機(jī)器視覺系統(tǒng)中占有舉足輕重的位置。

　　智能圖像處理是指一類基于計(jì)算機(jī)的自適應(yīng)于各種應(yīng)用場合的圖像處理和分析技術(shù)，本身是一個(gè)立的理論和技術(shù)領(lǐng)域，但同時(shí)又是機(jī)器視覺系統(tǒng)中的一項(xiàng)十分重要的技術(shù)支撐。

　　具有智能圖像處理功能的機(jī)器視覺系統(tǒng)，相當(dāng)于人們在賦予機(jī)器智能的同時(shí)為機(jī)器按上了眼睛，使機(jī)器能夠看得見、看得準(zhǔn)，可替代甚至勝過人眼做測量和判斷，使得機(jī)器視覺系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高分辨率和高速度的控制。而且，機(jī)器視覺系統(tǒng)與被檢測對象無接觸，安全可靠。

　　智能圖像處理技術(shù)

　　機(jī)器視覺系統(tǒng)的圖像處理系統(tǒng)對現(xiàn)場的數(shù)字圖像信號按照具體的應(yīng)用要求進(jìn)行運(yùn)算和分析，根據(jù)獲得的處理結(jié)果來控制現(xiàn)場設(shè)備的動(dòng)作，其常見功能如下：
　　1、圖像采集

　　圖像采集就是從工作現(xiàn)場獲取場景圖像的過程，是機(jī)器視覺的第yi步，采集工具大多為CCD或CMOS照相機(jī)或攝像機(jī)。照相機(jī)采集的是單幅的圖像，攝像機(jī)可以采集連續(xù)的現(xiàn)場圖像。就一幅圖像而言，它實(shí)際上是三維場景在二維圖像平面上的投影，圖像中某一點(diǎn)的彩色(亮度和色度)是場景中對應(yīng)點(diǎn)彩色的反映。這就是我們可以用采集圖像來替代真實(shí)場景的根本依據(jù)所在。　　如果相機(jī)是模擬信號輸出，需要將模擬圖像信號數(shù)字化后送給計(jì)算機(jī)(包括嵌入式系統(tǒng))處理。現(xiàn)在大部分相機(jī)都可直接輸出數(shù)字圖像信號，可以免除模數(shù)轉(zhuǎn)換這一步驟。不僅如此，現(xiàn)在相機(jī)的數(shù)字輸出接口也是標(biāo)準(zhǔn)化的，如USB、VGA、1394、HDMI、WiFi、Blue Tooth接口等，可以直接送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，以免除在圖像輸出和計(jì)算機(jī)之間加接一塊圖像采集卡的麻煩。后續(xù)的圖像處理工作往往是由計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)以軟件的方式進(jìn)行。

　　2、圖像預(yù)處理

　　對于采集到的數(shù)字化的現(xiàn)場圖像，由于受到設(shè)備和環(huán)境因素的影響，往往會(huì)受到不同程度的干擾，如噪聲、幾何形變、彩色失調(diào)等，都會(huì)妨礙接下來的處理環(huán)節(jié)。為此，必須對采集圖像進(jìn)行預(yù)處理。常見的預(yù)處理包括噪聲消除、幾何校正、直方圖均衡等處理。

　　通常使用時(shí)域或頻域?yàn)V波的方法來去除圖像中的噪聲采用幾何變換的辦法來校正圖像的幾何失真采用直方圖均衡、同態(tài)濾波等方法來減輕圖像的彩色偏離。總之，通過這一系列的圖像預(yù)處理技術(shù)，對采集圖像進(jìn)行加工，為體機(jī)器視覺應(yīng)用提供更好、更有用的圖像。

　　3、圖像分割

　　圖像分割就是按照應(yīng)用要求，把圖像分成各具特征的區(qū)域，從中提取出感興趣目標(biāo)。在圖像中常見的特征有灰度、彩色、紋理、邊緣、角點(diǎn)等。例如，對汽車裝配流水線圖像進(jìn)行分割，分成背景區(qū)域和工件區(qū)域，提供給后續(xù)處理單元對工件安裝部分的處理。


　　圖像分割多年來一直是圖像處理中的難題，至今已有種類繁多的分割算法，但是效果往往并不理想。近來，人們利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)方法進(jìn)行圖像分割，其性能勝過傳統(tǒng)算法。

　　4、目標(biāo)識(shí)別和分類

　　在制造或安防等行業(yè)，機(jī)器視覺系統(tǒng)都離不開對輸入圖像的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和分類處理，以便在此基礎(chǔ)上完成后續(xù)的判斷和操作。識(shí)別和分類技術(shù)有很多相同的地方，常常在目標(biāo)識(shí)別完成后，目標(biāo)的類別也就明確了。近來的圖像識(shí)別技術(shù)正在跨越傳統(tǒng)方法，形成以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為主流的智能化圖像識(shí)別方法，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)、回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN)等一類性能優(yōu)越的方法。

　　5、目標(biāo)定位和測量

　　在智能制造中，z常見的工作就是對目標(biāo)工件進(jìn)行安裝，但是在安裝前往往需要先對目標(biāo)進(jìn)行定位，安裝后還需對目標(biāo)進(jìn)行測量。安裝和測量都需要保持較高的精度和速度，如毫米級精度(甚至更小)，毫秒級速度。這種高精度、高速度的定位和測量，倚靠通常的機(jī)械或人工的方法是難以辦到的。在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，采用圖像處理的辦法，對安裝現(xiàn)場圖像進(jìn)行處理，按照目標(biāo)和圖像之間的復(fù)雜映射關(guān)系進(jìn)行處理，從而快速精準(zhǔn)地完成定位和測量任務(wù)。

　　6、目標(biāo)檢測和跟蹤

　　圖像處理中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測和跟蹤，就是實(shí)時(shí)檢測攝像機(jī)捕獲的場景圖像中是否有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并預(yù)測它下一步的運(yùn)動(dòng)方向和趨勢，即跟蹤。并及時(shí)將這些運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)提交給后續(xù)的分析和控制處理，形成相應(yīng)的控制動(dòng)作。圖像采集一般使用單個(gè)攝像機(jī)，如果需要也可以使用兩個(gè)攝像機(jī)，模仿人的雙目視覺而獲得場景的立體信息，這樣更加有利于目標(biāo)檢測和跟蹤處理。


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