机器视觉最新技术动态[分享]

   机器视觉的一个重要作用在于对工业自动化水平提升的推动，这正是目前国内机器视觉市场的发展动力。而用户的需求无疑是机器视觉得以普及发展的诸多因素中最具决定性的。随着中国制造业的进一步发展，对机器视觉的需求也有了进一步的提高，这不仅仅表现在市场的容量上，更体现在了用户对机器视觉产品的质量及性能的要求上。目前，机器视觉正由过去单纯的采集、分析、传递数据，判断动作，逐渐朝着开放性的方向发展，这一趋势也预示着机器视觉将与自动化更进一步的融合，彩色视觉系统、3D监测效果、嵌入式技术、硬件与软件的搭配、解决方案等成为机器视觉最新的技术动态。

  机器视觉也需要色彩

　　尽管在过去的几年里机器视觉经历了一些革命性的变化，但是彩色图像处理领域仍然以相对较慢的速度在发展，其中一个主要的原因是用彩色解决一个机器视觉问题总是比等价的灰度图像方案需要更多的成本和处理能力。但是在最近几年里这种情况有所改观。

　　随着视觉被应用于半导体、医药、纺织等各个行业，普通的灰度视觉系统已经无法满足用户的需求。在一些应用中，必须使用彩色机器视觉功能，例如彩色模式匹配、色谱分析、印刷色彩检测、包装盒识别等功能。

　　针对彩色视觉应用的需求，NI提供了软硬件的解决方案。硬件上，NI支持上千种来自不同厂商的摄像头，能够采集来自各种模拟摄像头，1394摄像头或者Camera Link摄像头上传来的彩色图像。同时NI对于图像提供了强大的软件支持，在Vision Builder AI以及VDM中均包含多种彩色图像处理函数，能够直接基于原始的彩色图像完成定位，模式匹配，彩色分割，色谱分析等功能。

　　康耐视公司近日也推出In-Sight Micro产品系列的三款彩色视觉系统。其中新型的In-Sight 1403C是一款200万像素（分辨率为1600×1200）的系统，能够对多种彩色应用进行高分辨率检查。

　　彩色视觉系统产品一直是凌华研发的方向，但是在凌华看来，彩色应用只应用在彩色应用适合的场合，相比灰度的视觉系统不存在谁优谁劣的区别，只是看谁更适合。例如医疗行业，针对X-ray的影像分析，高位阶的灰度图像处理会是首选，而针对内窥镜辅助病理分析，彩色图像处理又成为必须的。所以，彩色视觉系统，由于成像系统涉及相对复杂、数据量（信息量）比较大、图像处理算法要求较高，在前几年发展受到一定限制，没有灰度分析的视觉系统成功应用多，而这几年会在克服技术瓶颈后得到一个飞速的发展。

　　3D检测应用需求增加

　　以前用户可能只需要2D的效果，现在越来越多的用户开始要求能够实现3D的检测效果，施克的3D视觉传感器就是跟随着用户的需要而研发出来的。Ranger C产品系列采用相机连接技术与PC进行连接，这样就简化了集成过程并且提高了采集速率。在3D模式下，Ranger C每秒采集约30000幅图片，每一张图片包含1536个高质量三维坐标，相当于每秒4500万个3D点。

　　基于嵌入式的产品将成为主流

　　早在几年前，就有专家预测，基于嵌入式的产品将逐渐取代板卡式产品成为机器视觉产品的主流形式。

　　近年来，机器视觉的发展主要集中在智能化和集成化两个方面。一方面，随着硬件处理能力的不断提高，工程师们得以采用更先进的视觉算法，解决复杂的视觉问题。另一方面，自动化应用的需求也逐渐引导着机器视觉系统从传统的基于PC的板卡式产品向采集、分析、判断一体化的嵌入式系统的方向发展，基于嵌入式的产品将逐渐取代板卡式产品。嵌入式操作系统绝大部分是以C语言为基础的，使用C高级语言进行嵌入式系统开发是一项带有基础性的工作，可以提高工作效率，缩短开发周期，更主要的是开发出的产品可靠性高、可维护性好、便于不断完善和升级换代等。

　　而在工业检查机器中，用户也更倾向于使用带有实时操作系统的嵌入式设备，由于不需要单独的IT部门支持，这使得实际操作具备更好的独立性、可靠性。有专家指出智能相机以及高性能的嵌入式视觉处理系统在将来将占据视觉硬件市场的主要份额。NI近日就发布了全新的嵌入式机器视觉系统，可帮助制造行业工程师和系统集成商在进行产品分类、装配验证以及包装检查等应用时，快速建立高速实时机器视觉系统。

　　软件地位在提升

　　机器视觉有一个通俗的解释，就是用机器来取代人眼进行测量和判断。随着嵌入式处理器技术的发展，视觉处理硬件的处理能力日渐增强，同时也带来了软件地位的提升。在图像质量一定的条件下，处理软件和图像算法的好坏能够直接决定判断结构的正确与否，所以视觉软件在整个系统中所处的地位是至关重要的。

　　从机器视觉应用作为一个光机电一体的实际应用来看，成功与否的决定因素从来都是一个综合实力的评估。如今在机器视觉上的竞争焦点已经不再局限于硬件本身，而是更多的转向与之搭配的软件。正是基于这个原因，除了继续在运动控制和系统平台上进行投入外，凌华也渐渐开始了向系统整合方案供应商的角色转变。在图像处理软件方面，从1998年就开始与比利时Euresys公司开始合作，目前已经积累了大量的客户和成熟应用。

　　NI也针对不同应用为工程师提供了相应的软件平台。针对精密设备制造，实验室视觉处理等应用，NI提供了强大的视觉开发模块VDM。视觉开发模块能够支持在LabVIEW以及VC，VB等多种平台下进行开发，内涵数百种强大的视觉工具，能够实现精确测量，定位以及模式匹配等功能，适合专业视觉系统的开发人员。针对工业生产线视觉应用，NI提供的是灵活易用的配置型软件平台Vision Builder AI。Vision Builder AI中同样内置了上百种常见的视觉处理工具，用户无需编程就能够解决绝大多数的视觉应用，适合非专业的机器视觉终端用户开发灵活的视觉应用。

　　康耐视则推出了In-Sight Explorer 4.3版软件并为EasyBuilder? 配置环境提供了6种新型视觉工具和22个过滤器。此外，还在In-Sight视觉系统中的大量通信功能中新增了对CC-link和MC Protocol两项通信协议的支持，这两项协议主要用于Mitsubishi Electric的自动排序器。

　　离不开的解决方案

　　机器视觉技术发展至今，一直与工业自动化密不可分。机器视觉的软硬件产品已逐渐成为生产制造各个阶段的必要部分，这就对于系统的集成性提出了更高的要求。工业自动化企业要求能够与测试或控制系统协同工作的一体化工业自动化系统，而非独立的视觉应用。在当前，越来越多的企业对机器视觉提出了与现有生产线或者测试控制系统配合使用的要求，这就要求机器视觉厂商们不仅提供独立的视觉产品，而是提供能够与工业自动化系统集成的完整的解决方案。

　　在制造型企业的生产线中，机器视觉系统不仅需要与现场的控制系统配合使用，同时还要考虑到与工厂信息系统的连接。一般的视觉系统供应商往往仅提供视觉方面的解决方案，而将它与工业自动化系统集成的问题留给了集成商或者终端用户。NI为工业自动化提供了一个统一的软件环境以及多样的模块化的硬件平台，如可编程自动化控制器（PAC），工业触摸屏以及基于确定性以太网的分布式I/O等。用户得以在LabVIEW这一专为工程师设计的图形化开发平台上实现机器视觉，运动控制，人机界面及数据采集等功能。同时LabVIEW强大的兼容性也能够保证系统无缝连接到远程数据库以及企业管理系统，以最小的代价构建一个完整的自动化平台。

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