簡單來說，機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。 機器視覺系統(tǒng)主要由圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示三部分組成。主要用計算機軟件來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理并最終用于實際檢測、測量和控制。

 

　　機器視覺系統(tǒng)的組成

 

　　圖像處理單元由圖像處理軟件完成，圖像處理軟件包含大量圖像處理算法。在取得圖像后，用這些算法對數(shù)字圖像進行處理，分析計算，并輸出結(jié)果。機器視覺企業(yè)之間的競爭，說到底就是算法準確性的競爭，因此每個企業(yè)都會投入很多的資源對核心軟件進行開發(fā)。只有優(yōu)秀的機器視覺圖像處理軟件才能進行快速而又準確的檢查，且減少對硬件系統(tǒng)的依賴性。軟件是機器視覺的大腦，只有在軟件將采集到的圖像數(shù)據(jù)化以后，機器才能進行識別和檢測等功能。

 

 

　　光源

 

　　光源是機器視覺系統(tǒng)中重要的組件之一，一個合適的光源是機器視覺系統(tǒng)正常運行的必備條件。使用光源的目的是將被測物體與背景盡量明顯分別，獲得高品質(zhì)、高對比度的圖像。

 

　　鏡頭的作用是光學成像。盡管照相機、分析軟件和照明對于機器視覺系統(tǒng)都是十分重要的，可最關鍵的元件還是工業(yè)相機鏡頭。系統(tǒng)若想完全發(fā)揮其功能，鏡頭必須要能夠滿足要求才行。決定鏡頭性能的參數(shù)主要有焦距，工作距離、視嘗景深、分辨率等。景深，是指鏡頭能夠獲得最佳圖像時，被攝物體離此最佳焦點前后的距范圍。視場，表示攝像頭所能觀測到的最大范圍，通常以角度表示，一般說來視場越大，觀測范圍越大。工作距離，是指鏡頭到被攝物體的距離，工作距離越長，成本越高。

 

　　機器視覺相機（“眼球”）的目的是將通過鏡頭投影到傳感器的圖像傳送到能夠儲存、分析和（或者）顯示的機器設備上。按照芯片類型可以分為CCD相機、CMOS相機。CCD和CMOS是現(xiàn)在普遍采用的兩種圖像工藝技術，它們之間的主要差異在于傳送方式的不同。

 

 

　　圖像采集單元——視覺神經(jīng)

 

　　圖像采集單元中最重要的元件是圖像采集卡，它是圖像采集部分和圖像處理部分的接口。一般具有以下的功能模塊：圖像信號的接收與A／D轉(zhuǎn)換模塊，負責圖像信號的放大與數(shù)字化。有用于彩色或黑白圖像的采集卡。彩色輸入信號可分為復合信號或RGB分量信號。攝像機控制輸入輸出接口，主要負責協(xié)調(diào)攝像機進行同步或?qū)崿F(xiàn)異步重臵拍照、定時拍照等?？偩€接口，負責通過PC機內(nèi)部總線高速輸出數(shù)字數(shù)據(jù)，一般是PCI接口，傳輸率可高達130Mbps，完全能勝任高精度圖像的實時傳輸。且占用較少的CPU時間。

 

　　輸出單元

 

　　輸入輸出單元，在完成圖像采集和處理工作之后，需要將圖像處理的結(jié)果輸出，并作出與結(jié)果匹配的動作，如剔廢、報警燈，并通過人機界面顯示生產(chǎn)信息。

 

　　機器視覺的應用領域

 

　　視覺技術的最大優(yōu)點是與被觀測對象無接觸，因此對觀測與被觀測者都不會產(chǎn)生任何損傷，安全可靠。理論上，人眼觀察不到的范圍機器視覺也可以觀察，例如紅外線、微波、超聲波等，而機器視覺則可以利用這方面的傳感器件形成紅外線、微波、超聲波等圖像。另外，人無法長時間地觀察對象，機器視覺則無時間限制，而且具有很高的分辨精度和速度。

 

　　所以，機器視覺應用領域十分廣泛，可分為工業(yè)、科學研究、軍事和民用4大領域。機器視覺廣泛運用于儀表板智能集成測試系統(tǒng)、金屬板表面自動控傷系統(tǒng)、汽車車身檢測系統(tǒng)、紙幣印刷質(zhì)量檢測、智能交通管理、金相分析、醫(yī)學成像分析、流水線生產(chǎn)檢測等等。

 

 

　　目前，將近80%的工業(yè)視覺系統(tǒng)主要用在檢測方面，包括用于提高生產(chǎn)效率、控制生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量、采集產(chǎn)品數(shù)據(jù)等。機器視覺自動化設備可以代替人工不知疲倦的進行重復性的工作，且在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，機器視覺可替代人工視覺。在工業(yè)4.0的趨勢下，機器視覺行業(yè)方興未艾，機器視覺產(chǎn)品在其他下游行業(yè)中的應用仍有長足發(fā)展空間。

 

　　人工智能的下一個前沿領域

 

　　繼2016年5月亞馬遜、英特爾收購歐洲、俄羅斯頂級計算機視覺團隊后，機器視覺戰(zhàn)局再下一城：Facebook、谷歌攜手VisionLabs成功開發(fā)出通用的開源計算機視覺開發(fā)平臺。國外科技網(wǎng)站Venturebeat發(fā)布文章稱，人工智能在過去一年里有著強勁的發(fā)展，而未來，機器視覺將會是人工智能的下一個前沿領域。虛擬現(xiàn)實、自動駕駛汽車、機器人、智能城市和物聯(lián)網(wǎng)等應用領域不斷的加速發(fā)展，全球互聯(lián)網(wǎng)和半導體巨頭紛紛布局計算機視覺領域，顯示出智能圖像處理將是下一個競技場，或許意味著機器視覺技術迎來黃金發(fā)展時期。

 

　　機器視覺作為人工智能的核心技術、全球智能的“慧眼”，很大程度上影響著人工智能的進步，無人駕駛、無人機、智能機器人等近期熱點中的熱點也以機器視覺的發(fā)展為前提?？梢灶A見，在未來的1-2年內(nèi)，機器視覺定會成為各國搶占智能市場的必爭之地。據(jù)透明市場研究（Transparency Market Research）發(fā)布的市場報告，機器視覺增長迅速，我國增速最大。2015年全球機器視覺市場規(guī)模約42億美元，增長10.5%。美國約占50%，日本緊隨其后。我國起步較晚，但發(fā)展迅速，隨著中國十三五規(guī)劃強調(diào)制造業(yè)技術創(chuàng)新和中國制造2025戰(zhàn)略的深入推進，在工業(yè)4.0時代，我國的機器視覺將迎來爆發(fā)增長。2015年我國市場規(guī)模達3.5億美元，增速為全球首位，約22.2%。到2021年，機器視覺全球市場價值預計將達285億美元，2016-2020年期間，以8.4%的復合年增長率增長，而中國將維持20%的增長率，遠大于世界平均水平。另一方面，從計算機視覺的發(fā)展前景看，全球市場規(guī)模2016年后發(fā)展極為迅速?？紤]到機器視覺與計算機視覺相融相通，步伐同步，可以斷定機器視覺廣闊前景。

 

　　中國制造2025

 

　　機器視覺是生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集的首選技術。世界各國近年來紛紛在工業(yè)制造方面發(fā)力，德國提出的“工業(yè)4.0”更是成為工業(yè)技術發(fā)展的標桿。為了保持我國在世界制造業(yè)中的競爭地位，我國提出了三步走的《中國制造2025》規(guī)劃綱要。其中強調(diào)了“中國制造”向著“中國智造”轉(zhuǎn)型，這與德國工業(yè)4.0“智能工廠”概念相呼應。同時，中國制造2025還強調(diào)了深度“兩化融合”等概念。無論是“中國智造”還是“兩化融合”，都離不開生產(chǎn)流程的數(shù)字化，而數(shù)字化離不開數(shù)據(jù)的采集，說到數(shù)據(jù)采集，人們第一個想到的一定是機器視覺技術。

 

　　中國機器視覺行業(yè)發(fā)展趨勢

 

　　勞動密集型制造業(yè)對“機器換人”的需求日益提升。我國人口結(jié)構(gòu)老齡化，勞動力成本進一步抬高，加之我國制造業(yè)自動化程度較低，以往的自動化設備較為老舊，這就導致我國勞動密集型制造業(yè)有較大設備采購和設備更新?lián)Q代的需求，因此我國勞動密集型制造業(yè)機器視覺系統(tǒng)需求潛力巨大。據(jù)中國機器視覺產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟估計，我國機器視覺行業(yè)產(chǎn)值還未及中國市場份額的1/4。即使在機器視覺技術應用最為普及的半導體行業(yè)，機器視覺的滲透率也只有20%~30%。因此未來國內(nèi)機器視覺市場潛力巨大，市場遠未飽和。

 

　　機器視覺全面替代人眼是大勢所趨，它具有自動化、高效、高精度、非接觸等特點，將廣泛應用于包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、智能交通、航天軍工等各行各業(yè)。國外已經(jīng)進入深入發(fā)展期，中國當前滲透率還很低，正在進入加速爆發(fā)期，尤其在工業(yè)領域最先爆發(fā)，涌現(xiàn)出對機器視覺的強烈需求。國內(nèi)企業(yè)面臨行業(yè)大爆發(fā)+技術進步+進口替代的大機遇。雖然中國機器視覺還很小，但在由中低端向高端的逐步國產(chǎn)化中，必將有一批本土企業(yè)長大，在其過程中我們將看到比營收更具爆發(fā)力的是利潤的增長。