視覺傳感技術是傳感技術七大類中的一個
，視覺傳感器是指通過對攝像機拍攝到的圖像進行圖像處理，來計算對象物的特征量(麵積、重心
、長度、位置等)，並bing輸shu出chu數shu據ju和he判pan斷duan結jie果guo的de傳chuan感gan器qi。視shi覺jiao傳chuan感gan器qi是shi整zheng個ge機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong信xin息xi的de直zhi接jie來lai源yuan

，主zhu要yao由you一yi個ge或huo者zhe兩liang個ge圖tu形xing傳chuan感gan器qi組zu成cheng
，有you時shi還hai要yao配pei以yi光guang投tou射she器qi及ji其qi他ta輔fu助zhu設she備bei。視shi覺jiao傳chuan感gan器qi的de主zhu要yao功gong能neng是shi獲huo取qu足zu夠gou的de機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong要yao處chu理li的de最zui原yuan始shi圖tu像xiang。

 

 

 

視覺傳感的工作原理

 

視覺源於生物界獲取外部環境信息的一種方式，是自然界生物獲取信息的最有效手段，是生物智能的核心組成之一。人類80%的信息都是依靠視覺獲取的，基於這一啟發研究人員開始為機械安裝“眼睛”使得機器跟人類一樣通過“看”獲取外界信息，由此誕生了一門新興學科——計(ji)算(suan)機(ji)視(shi)覺(jiao)，人(ren)們(men)通(tong)過(guo)對(dui)生(sheng)物(wu)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)的(de)研(yan)究(jiu)從(cong)而(er)模(mo)仿(fang)製(zhi)作(zuo)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)，盡(jin)管(guan)與(yu)人(ren)類(lei)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)相(xiang)差(cha)很(hen)大(da)，但(dan)是(shi)這(zhe)對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)而(er)言(yan)是(shi)突(tu)破(po)性(xing)的(de)進(jin)步(bu)。視(shi)覺(jiao)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)的(de)實(shi)質(zhi)就(jiu)是(shi)圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)技(ji)術(shu)，通(tong)過(guo)截(jie)取(qu)物(wu)體(ti)表(biao)麵(mian)的(de)信(xin)號(hao)繪(hui)製(zhi)成(cheng)圖(tu)像(xiang)從(cong)而(er)呈(cheng)現(xian)在(zai)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)的(de)麵(mian)前(qian)。

 

視shi覺jiao傳chuan感gan器qi具ju有you從cong一yi整zheng幅fu圖tu像xiang捕bu獲huo光guang線xian的de數shu以yi千qian計ji的de像xiang素su。圖tu像xiang的de清qing晰xi和he細xi膩ni程cheng度du通tong常chang用yong分fen辨bian率lv來lai衡heng量liang
，以yi像xiang素su數shu量liang表biao示shi。在zai捕bu獲huo圖tu像xiang之zhi後hou
，視shi覺jiao傳chuan感gan器qi將jiang其qi與yu內nei存cun中zhong存cun儲chu的de基ji準zhun圖tu像xiang進jin行xing比bi較jiao

，以yi做zuo出chu分fen析xi。例li如ru
，若ruo視shi覺jiao傳chuan感gan器qi被bei設she定ding為wei辨bian別bie正zheng確que地di插cha有you八ba顆ke螺luo栓shuan的de機ji器qi部bu件jian
，則ze傳chuan感gan器qi知zhi道dao應ying該gai拒ju收shou隻zhi有you七qi顆ke螺luo栓shuan的de部bu件jian
，或huo者zhe螺luo栓shuan未wei對dui準zhun的de部bu件jian。此ci外wai，無wu論lun該gai機ji器qi部bu件jian位wei於yu視shi場chang中zhong的de哪na個ge位wei置zhi，無wu論lun該gai部bu件jian是shi否fou在zai 360 度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)旋(xuan)轉(zhuan)，視(shi)覺(jiao)傳(chuan)感(gan)器(qi)都(dou)能(neng)做(zuo)出(chu)判(pan)斷(duan)視(shi)覺(jiao)傳(chuan)感(gan)技(ji)術(shu)的(de)出(chu)現(xian)解(jie)決(jue)了(le)其(qi)他(ta)傳(chuan)感(gan)器(qi)因(yin)場(chang)地(di)大(da)小(xiao)限(xian)製(zhi)或(huo)檢(jian)測(ce)設(she)備(bei)龐(pang)大(da)而(er)無(wu)法(fa)操(cao)作(zuo)的(de)問(wen)題(ti)
，由(you)此(ci)廣(guang)受(shou)工(gong)業(ye)製(zhi)造(zao)界(jie)的(de)歡(huan)迎(ying)。

 

視覺傳感技術包括3D視覺傳感技術，3D視覺傳感器具有廣泛的用途，比如多媒體手機、網絡攝像
、數碼相機、機器人視覺導航、汽車安全係統
、生物醫學像素分析、人機界麵、虛擬現實
、監控、工業檢測、無線遠距離傳感、顯微鏡技術、天文觀察、海洋自主導航
、科學儀器等等。這些不同的應用均是基於3D視覺圖像傳感器技術。特別是3D影像技術在工業控製

、汽車自主導航中具有急迫的應用。

 

zhinengshijiaochuanganjishuyeshiyizhongshijiaochuanganjishu，zhinengshijiaochuanganjishuxiadezhinengshijiaochuanganqiyechengzhinengxiangji，shijinnianlaijiqishijiaolingyufazhanzuikuaideyixiangxinjishu。zhinengxiangjishiyigejianjutuxiangcaiji
、圖像處理和信息傳遞功能的小型機器視覺係統，是一種嵌入式計算機視覺係統。它將圖像傳感器、數字處理器、通tong訊xun模mo塊kuai和he其qi他ta外wai設she集ji成cheng到dao一yi個ge單dan一yi的de相xiang機ji內nei，由you於yu這zhe種zhong一yi體ti化hua的de設she計ji，可ke降jiang低di係xi統tong的de複fu雜za度du，並bing提ti高gao可ke靠kao性xing。同tong時shi係xi統tong尺chi寸cun大da大da縮suo小xiao
，拓tuo寬kuan了le視shi覺jiao技ji術shu的de應ying用yong領ling域yu。

 

智能視覺傳感器的易學、易用、易維護、安裝方便，可在短期內構建起可靠而有效的視覺檢測係統等優點使得這項技術得到飛速的發展。視覺傳感器的圖像采集單元主要由CCD/CMOS像機、光學係統
、照明係統和圖像采集卡組成

，將光學影像轉換成數字圖像，傳遞給圖像處理單元。

 

視覺傳感技術的應用

 

一、汽車車身視覺檢測係統

 

車身成型是汽車製造的關鍵工序之一，對車身的各項指標要求嚴格，需對車身進行100%的(de)檢(jian)測(ce)。傳(chuan)統(tong)的(de)車(che)身(shen)檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa)是(shi)利(li)用(yong)三(san)坐(zuo)標(biao)測(ce)量(liang)機(ji)
，其(qi)操(cao)作(zuo)複(fu)雜(za)，速(su)度(du)慢(man)
，工(gong)期(qi)長(chang)，隻(zhi)能(neng)進(jin)行(xing)抽(chou)檢(jian)。通(tong)常(chang)
，車(che)身(shen)的(de)關(guan)鍵(jian)尺(chi)寸(cun)主(zhu)要(yao)是(shi)擋(dang)風(feng)玻(bo)璃(li)尺(chi)寸(cun)、車門安裝處棱邊位置
、定位孔位置等。因此視覺傳感器分布於這些位置附近，測量其相應的棱邊、孔、表麵的空間位置尺寸。在生產線上設計測量工位，車身定位後，置於一框架內，框架由縱橫分布的金屬柱、杆構成
，可根據需要在框架上靈活安裝視覺傳感器。根據測量點的數量可安裝相應數量的視覺傳感器，(通常情況下每個視覺傳感器測量一個被測點)
，根據不同形式的傳感器包括雙目立體視覺傳感器
、輪廓傳感器等多種類型。

 

測量係統工作過程為：由you生sheng產chan線xian運yun送song車che身shen到dao測ce量liang工gong位wei進jin行xing準zhun確que定ding位wei
，然ran後hou傳chuan感gan器qi按an要yao求qiu順shun序xu開kai始shi工gong作zuo，計ji算suan機ji采cai集ji檢jian測ce點dian圖tu像xiang並bing進jin行xing處chu理li，計ji算suan出chu被bei測ce點dian的de空kong間jian三san維wei坐zuo標biao，計ji算suan值zhi與yu標biao準zhun值zhi比bi對dui
，得de出chu檢jian測ce結jie果guo
，並bing將jiang車che身shen送song出chu測ce量liang工gong位wei。

 

二
、截麵尺寸在線視覺測量係統

 

在(zai)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)中(zhong)，無(wu)縫(feng)鋼(gang)管(guan)是(shi)一(yi)類(lei)重(zhong)要(yao)的(de)工(gong)業(ye)產(chan)品(pin)，而(er)它(ta)的(de)質(zhi)量(liang)參(can)數(shu)則(ze)是(shi)製(zhi)造(zao)的(de)重(zhong)要(yao)數(shu)據(ju)
，其(qi)中(zhong)鋼(gang)管(guan)的(de)直(zhi)線(xian)度(du)及(ji)截(jie)麵(mian)積(ji)是(shi)主(zhu)要(yao)的(de)幾(ji)何(he)參(can)數(shu)，是(shi)控(kong)製(zhi)無(wu)縫(feng)鋼(gang)管(guan)製(zhi)造(zao)質(zhi)量(liang)的(de)關(guan)鍵(jian)
，但(dan)由(you)於(yu)以(yi)下(xia)原(yuan)因(yin)使(shi)得(de)參(can)數(shu)的(de)測(ce)量(liang)成(cheng)為(wei)難(nan)題(ti)：

 

1、無縫鋼管采取非接觸式測量，且製造現場環境惡劣;

 

2

、無wu縫feng鋼gang管guan的de空kong間jian尺chi寸cun大da，這zhe也ye要yao求qiu檢jian測ce係xi統tong具ju備bei很hen大da的de測ce量liang空kong間jian。視shi覺jiao傳chuan感gan技ji術shu的de出chu現xian解jie決jue了le上shang述shu問wen題ti，視shi覺jiao傳chuan感gan技ji術shu采cai用yong的de是shi非fei接jie觸chu式shi測ce量liang且qie測ce量liang範fan圍wei大da。

 

測ce量liang係xi統tong由you多duo個ge結jie構gou光guang傳chuan感gan器qi組zu成cheng
，傳chuan感gan器qi上shang結jie構gou光guang投tou射she器qi投tou射she的de光guang平ping麵mian和he被bei測ce鋼gang管guan相xiang交jiao，得de到dao鋼gang管guan截jie麵mian圓yuan周zhou上shang的de部bu分fen圓yuan弧hu，傳chuan感gan器qi測ce量liang部bu分fen圓yuan弧hu在zai空kong間jian中zhong的de位wei置zhi。係xi統tong中zhong每mei一yi個ge傳chuan感gan器qi實shi現xian一yi個ge截jie麵mian上shang部bu分fen圓yuan弧hu的de測ce量liang

，通tong過guo適shi當dang的de數shu學xue方fang法fa，由you圓yuan弧hu擬ni合he得de到dao截jie麵mian尺chi寸cun和he截jie麵mian圓yuan心xin的de空kong間jian位wei置zhi
，由you截jie麵mian圓yuan心xin分fen布bu的de空kong間jian包bao絡luo，得de到dao直zhi線xian度du參can數shu。測ce量liang係xi統tong在zai計ji算suan機ji的de控kong製zhi下xia，可ke在zai數shu秒miao內nei完wan成cheng測ce量liang，滿man足zu實shi時shi性xing要yao求qiu。

 

三、三維形貌視覺測量

 

在三維形貌數字化測量技術是逆向工程和產品數字化設計、管理及製造的基礎支撐技術。它所實現三維形貌數字化測量的機理是將視覺非接觸、快速測量和最新的高分辨力數字成像技術相結合。由於所測量的物體多是大型、具ju有you複fu雜za表biao麵mian的de物wu體ti

，測ce量liang通tong常chang分fen為wei局ju部bu三san維wei信xin息xi獲huo取qu和he整zheng體ti拚pin接jie兩liang部bu分fen
，先xian利li用yong視shi覺jiao掃sao描miao傳chuan感gan器qi對dui被bei測ce形xing貌mao各ge個ge局ju部bu區qu域yu進jin行xing測ce量liang，再zai采cai用yong拚pin接jie技ji術shu將jiang各ge部bu分fen形xing貌mao進jin行xing拚pin接jie最zui終zhong得de到dao完wan整zheng圖tu像xiang。

 

這(zhe)項(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)視(shi)覺(jiao)掃(sao)描(miao)測(ce)頭(tou)采(cai)用(yong)局(ju)域(yu)雙(shuang)目(mu)立(li)體(ti)視(shi)覺(jiao)測(ce)量(liang)原(yuan)理(li)設(she)計(ji)。形(xing)貌(mao)整(zheng)體(ti)拚(pin)接(jie)實(shi)質(zhi)上(shang)是(shi)將(jiang)所(suo)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)數(shu)據(ju)放(fang)到(dao)公(gong)共(gong)坐(zuo)標(biao)上(shang)
，這(zhe)樣(yang)就(jiu)能(neng)得(de)到(dao)整(zheng)體(ti)的(de)數(shu)據(ju)描(miao)述(shu)。通(tong)過(guo)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)數(shu)碼(ma)相(xiang)機(ji)從(cong)測(ce)量(liang)空(kong)間(jian)的(de)上(shang)方(fang)以(yi)不(bu)同(tong)的(de)角(jiao)度(du)和(he)位(wei)置(zhi)對(dui)被(bei)測(ce)量(liang)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)收(shou)集(ji)
，運(yun)用(yong)光(guang)束(shu)定(ding)向(xiang)交(jiao)彙(hui)平(ping)差(cha)原(yuan)理(li)得(de)到(dao)控(kong)製(zhi)點(dian)空(kong)間(jian)坐(zuo)標(biao)並(bing)建(jian)立(li)全(quan)局(ju)坐(zuo)標(biao)係(xi)

，最(zui)後(hou)通(tong)過(guo)各(ge)個(ge)坐(zuo)標(biao)係(xi)進(jin)行(xing)關(guan)聯(lian)

、轉換
，完成數據拚接。

 

如何選擇視覺傳感器?

 

muqian，ruhexuanzejiqishijiaochuanganqizaidangdaideyingyongkeweishiyuelaiyueguangfan，ruhexuanzejiqishijiaochuanganqishizhidewomenhaohaoxuexide
，xianzaiwomenjiushenrulejieruhexuanzejiqishijiaochuanganqi。xiangjishijiqishijiaoxitongdeyanjing，erxiangjidexinzangshituxiangchuanganqi。chuanganqidexuanzequjueyuzhunquexing、輸出、靈敏度
、機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)的(de)成(cheng)本(ben)以(yi)及(ji)對(dui)應(ying)用(yong)要(yao)求(qiu)的(de)充(chong)分(fen)理(li)解(jie)。對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)主(zhu)要(yao)性(xing)能(neng)的(de)基(ji)本(ben)理(li)解(jie)能(neng)夠(gou)幫(bang)助(zhu)開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)迅(xun)速(su)縮(suo)小(xiao)他(ta)們(men)的(de)查(zha)找(zhao)範(fan)圍(wei)
，找(zhao)到(dao)合(he)適(shi)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)。

 

大多數的機器視覺係統的用戶認識到相機是係統的關鍵要素，經常把它當作視覺係統的“芯片”。相機本身是一個複雜的係統：包括鏡頭
、信號處理器

、通訊接口，以及最核心的部分——把光子轉換成電子的器件：圖像傳感器。鏡頭和其它的部件共同配合來支持相機的功能，傳感器最終決定相機的最高性能。

 

業內的許多討論都集中在加工技術上，以及CMOS和CCD傳感器孰優孰劣。這兩種技術都有其優勢和不足之處
，所加工的傳感器有著不同的性能。最終用戶關心的不是傳感器是“如何”被製造出來的，而是其在最終應用中的表現。

 

在指定的應用中，三個關鍵的要素決定了傳感器的選擇：動態範圍、速su度du和he響xiang應ying度du。動dong態tai範fan圍wei決jue定ding係xi統tong能neng夠gou抓zhua取qu的de圖tu像xiang的de質zhi量liang
，也ye被bei稱cheng作zuo對dui細xi節jie的de體ti現xian能neng力li。傳chuan感gan器qi的de速su度du指zhi的de是shi每mei秒miao鍾zhong傳chuan感gan器qi能neng夠gou產chan生sheng多duo少shao張zhang圖tu像xiang和he係xi統tong能neng夠gou接jie收shou到dao的de圖tu像xiang的de輸shu出chu量liang。響xiang應ying度du指zhi的de是shi傳chuan感gan器qi將jiang光guang子zi轉zhuan換huan為wei電dian子zi的de效xiao率lv，它ta決jue定ding係xi統tong需xu要yao抓zhua取qu有you用yong的de圖tu像xiang的de亮liang度du水shui平ping。傳chuan感gan器qi的de技ji術shu和he設she計ji共gong同tong決jue定ding上shang述shu特te征zheng，因yin此ci係xi統tong開kai發fa人ren員yuan在zai選xuan擇ze傳chuan感gan器qi時shi必bi須xu有you自zi己ji的de衡heng量liang標biao準zhun，詳xiang細xi的de研yan究jiu這zhe些xie特te征zheng，將jiang有you助zhu於yu做zuo出chu正zheng確que的de判pan斷duan。