近年來(lái)，隨著人工智能的高速發(fā)展和圖像處理技術(shù)的日益成熟，機(jī)器視覺(jué)在自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。機(jī)器視覺(jué)被用于代替人工視覺(jué)，使機(jī)器人能夠完成以往只有人工才能完成的任務(wù)，這大大減少了在危險(xiǎn)環(huán)境下工作的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，在來(lái)料無(wú)序或工作環(huán)境雜亂的情況下，機(jī)器視覺(jué)可以顯著提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化柔性程度。隨著人們對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)效率需求的日益提高，機(jī)器視覺(jué)正在逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)復(fù)雜繁瑣的自動(dòng)化模式，成為當(dāng)今的主要發(fā)展趨勢(shì)。

　　機(jī)器視覺(jué)是一項(xiàng)綜合的技術(shù)，包括數(shù)字圖像處理，傳感器，光學(xué)成像，智能判斷，計(jì)算機(jī)硬件等。一個(gè)典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包括光源，鏡頭，相機(jī)，視覺(jué)服務(wù)器等。ccd視覺(jué)點(diǎn)膠機(jī)采用的就是機(jī)器視覺(jué)技術(shù)。作為機(jī)器視覺(jué)的感知器，相機(jī)和鏡頭在采集信息環(huán)節(jié)發(fā)揮主要作用。相機(jī)和鏡頭參數(shù)以及型號(hào)的選擇將直接影響后續(xù)的圖像處理和智能判斷等環(huán)節(jié)。所以在使用視覺(jué)系統(tǒng)前，要首先確定相機(jī)和鏡頭的各項(xiàng)參數(shù)。

　　歐力克斯視覺(jué)點(diǎn)膠機(jī)廠家將從CCD相機(jī)的成像原理出發(fā)，介紹相機(jī)和鏡頭的各項(xiàng)產(chǎn)品參數(shù)會(huì)對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)以及最終結(jié)果產(chǎn)生的影響。以及，在實(shí)際運(yùn)用中，我們?nèi)绾胃鶕?jù)客戶的需求以及對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的觀察和測(cè)量來(lái)選擇合適的相機(jī)和鏡頭。

　　一、CCD相機(jī)成像原理

　　以面陣相機(jī)為例，相機(jī)內(nèi)部有一塊由N行M列感光單元（CCD）組成的圖像傳感器（image sensor）。如下圖紅色格子所示，每一個(gè)小格子代表一個(gè)CCD感光單元，CCD的個(gè)數(shù)即為相機(jī)的像素，相機(jī)分辨率則指的是單位長(zhǎng)度（圖像傳感器的單位長(zhǎng)度）上像素的個(gè)數(shù)。比如一個(gè)相機(jī)有1280*1024個(gè)CCD感光單元，則該相機(jī)像素為130W。

　　光源照射到物體上，不同材質(zhì)和顏色的物體對(duì)光源產(chǎn)生不同的反射，這些由物體反射出來(lái)的光穿過(guò)鏡頭照射到CCD上，使CCD產(chǎn)生電信號(hào)。CCD控制芯片將單次成像產(chǎn)生的電信號(hào)收集起來(lái)統(tǒng)一傳送到放大器（amplifier）進(jìn)行放大和降噪。經(jīng)過(guò)一些列的模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D），電信號(hào)被轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，這些值就是初始的圖像數(shù)據(jù)。將初始圖像數(shù)據(jù)輸入到數(shù)字處理器(DSP)進(jìn)行色彩校正以及白平衡等處理后編碼為相機(jī)所支持的圖片格式并儲(chǔ)存到儲(chǔ)存器上。

　　二、相機(jī)選型

　　像素與精度正如之前所說(shuō)，像素是指圖像傳感器上CCD的個(gè)數(shù)，圖像傳感器一般為一個(gè)4:3的矩形，所以相機(jī)像素分為橫向和縱向（X和Y方向）。一般來(lái)說(shuō)，像素越多就能看到單位面積上更多的細(xì)節(jié)，而這些細(xì)節(jié)就決定了系統(tǒng)精度。舉例說(shuō)明，現(xiàn)在有大小為的視野范圍，精度要求0.1mm。則圖像傳感器每個(gè)方向上CCD的個(gè)數(shù)至少為100/0.1 = 1000。為了配合后續(xù)的邊緣提取等圖像處理，一般會(huì)要求3倍的像素，即X方向CCD個(gè)數(shù)=3x視野范圍（X方向）/精度（X方向）

　　Y方向CCD個(gè)數(shù)=3x視野范圍（Y方向）/精度（Y方向）

　　可以選擇像素為3000*3000以上的相機(jī)。

　　一些特殊場(chǎng)景的處理：如果算出X,Y方向的像素差距很大，比如X方向CCD個(gè)數(shù)=3x視野范圍（X方向）/精度（X方向）

　　Y方向CCD個(gè)數(shù)=3x視野范圍（Y方向）/精度（Y方向）

　　此時(shí)應(yīng)該選A，寧可像素有較多剩余也不能選小于計(jì)算結(jié)果的相機(jī)如果像素要求過(guò)大，比如X方向CCD個(gè)數(shù)=3x視野范圍（X方向）/精度（X方向）

　　Y方向CCD個(gè)數(shù)=3x視野范圍（Y方向）/精度（Y方向）

　　此時(shí)較難找到符合要求的相機(jī)。相應(yīng)的方法是使用多個(gè)相機(jī)，將視野范圍分割為多塊，每個(gè)相機(jī)負(fù)責(zé)采集一塊視野范圍，從而降低對(duì)每個(gè)相機(jī)像素的要求。

　　快門速度與移動(dòng)物體拍攝在拍攝移動(dòng)物體時(shí)，經(jīng)常會(huì)得到一張帶“重影”的照片這是因?yàn)橄鄼C(jī)在成像時(shí)，物體已經(jīng)移動(dòng)到了下一個(gè)位置。重影將對(duì)精度和結(jié)果產(chǎn)生極差的影響，為了避免重影，若拍攝的是移動(dòng)物體，則需要在物體移動(dòng)到下一個(gè)位置前結(jié)束本次成像。相機(jī)中決定成像速度的參數(shù)是快門速度，物體移動(dòng)速度越快，則對(duì)快門速度要求越高。

　　既然要在物體移動(dòng)到下一個(gè)位置前結(jié)束成像，首先我們要算出物體在圖片上移動(dòng)一個(gè)像素對(duì)應(yīng)在現(xiàn)實(shí)世界中移動(dòng)的距離。這一過(guò)程被稱為標(biāo)定像素當(dāng)量，它表示圖像中一個(gè)像素點(diǎn)代表的實(shí)際物理尺寸，比如0.000625mm/pixel。

　　假設(shè)物體在現(xiàn)實(shí)世界中的移動(dòng)速度為0.5mm/s，當(dāng)物體在成像時(shí)間內(nèi)在圖像上移動(dòng)超過(guò)1個(gè)像素則會(huì)出現(xiàn)重影，所以成像速度至少為0.000625*1/0.5mm=0.00125s。（路程/速度=時(shí)間）。

　　以上便是機(jī)器視覺(jué)中相機(jī)選型部分，我們將在下一篇中介紹鏡頭選型。