視覺是人類觀察世界和認(rèn)知世界的重要手段。人類獲取外部信息的83%都來源于眼睛，位于五官之首。通過視覺，我們可以在不進(jìn)行身體接觸的情況下，直接與周圍環(huán)境進(jìn)行智能交互，獲取各種信息。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，我們不遺余力地將人類視覺能力賦予計(jì)算機(jī)、機(jī)器人或各種智能設(shè)備。機(jī)器視覺作為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化和智能化的關(guān)鍵核心技術(shù)，正成為人工智能發(fā)展最快的一個(gè)分支。機(jī)器視覺對(duì)于人工智能的意義，正如眼睛之于人類的價(jià)值，重要性不言而喻。

什么是機(jī)器視覺？

簡(jiǎn)單來說，機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼，對(duì)事物進(jìn)行觀察、測(cè)量和判斷。

人類通過眼睛對(duì)物體進(jìn)行觀察和捕捉。圖像信息經(jīng)視覺神經(jīng)傳給大腦進(jìn)行分析和理解，大腦對(duì)視場(chǎng)內(nèi)的物體自動(dòng)進(jìn)行空間分離，得到物體位置、尺寸、紋理、色彩和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等詳細(xì)特征信息，從而快速判斷物體的名稱、類別和分類等等屬性信息。

機(jī)器視覺同理——本質(zhì)上，機(jī)器視覺是圖像分析技術(shù)在工廠自動(dòng)化中的應(yīng)用，通過使用光學(xué)系統(tǒng)、工業(yè)數(shù)字相機(jī)和圖像處理工具，來模擬人的視覺能力，并做出相應(yīng)的決策，最終通過指揮某種特定的裝置執(zhí)行這些決策。

機(jī)器視覺由什么組成？

機(jī)器視覺系統(tǒng)架構(gòu)主要分為硬件設(shè)備和軟件算法兩部分。我們可以從字面意思來理解視覺二字：

“視”是將外界信息通過成像來顯示成數(shù)字信號(hào)反饋給計(jì)算機(jī)，需要依靠一整套的硬件解決方案，包括光源、相機(jī)、圖像采集卡、視覺傳感器等硬件設(shè)備。

“覺”則是計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和分析，包括傳統(tǒng)的數(shù)字圖像處理算法和基于深度學(xué)習(xí)的圖像處理軟件算法。

機(jī)器視覺是一項(xiàng)綜合技術(shù)，包括圖像處理、機(jī)械工程技術(shù)、控制、電光源照明、光學(xué)成像、傳感器、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)。一個(gè)典型的機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括圖像捕捉、光源系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機(jī)械控制執(zhí)行模塊。

機(jī)器視覺的優(yōu)勢(shì)在哪里？

在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，機(jī)器視覺將會(huì)在工況檢測(cè)、成品檢驗(yàn)、質(zhì)量控制等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來，這一趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)。

機(jī)器視覺的應(yīng)用

機(jī)器視覺在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要?dú)w為四大類：識(shí)別、檢測(cè)、測(cè)量、定位與引導(dǎo)。

1、識(shí)別

機(jī)器視覺系統(tǒng)通過讀取一維碼、二維碼、部件標(biāo)識(shí)碼、元件標(biāo)簽、字符內(nèi)容來進(jìn)行識(shí)別。以外，機(jī)器視覺系統(tǒng)還可以通過定位獨(dú)特的圖案來識(shí)別元件，或者基于顏色、形狀或尺寸來識(shí)別元件。

目前，機(jī)器視覺在識(shí)別領(lǐng)域已經(jīng)用于產(chǎn)品外形和表面缺陷檢驗(yàn)，如木材加工檢測(cè)、金屬表面視覺檢測(cè)、焊縫缺陷自動(dòng)識(shí)別等。

2、檢測(cè)

機(jī)器視覺系統(tǒng)通過檢測(cè)產(chǎn)品是否存在缺陷、污染物、功能性瑕疵和其他不合規(guī)之處，來確認(rèn)產(chǎn)品是否滿足品質(zhì)要求。機(jī)器視覺還能夠檢測(cè)產(chǎn)品的完整性，比如在食品和醫(yī)藥行業(yè)，機(jī)器視覺用于確保產(chǎn)品與包裝的匹配性，以及檢查包裝瓶上的安全密封墊、封蓋和安全環(huán)是否存在等等。

3、測(cè)量

機(jī)器視覺系統(tǒng)通過計(jì)算被測(cè)物幾何位置之間的距離來進(jìn)行測(cè)量，然后確定這些測(cè)量結(jié)果是否符合規(guī)格。如果不符合，視覺系統(tǒng)將向機(jī)器控制器發(fā)送一個(gè)未通過信號(hào)，進(jìn)而觸發(fā)生產(chǎn)線上的不合格產(chǎn)品剔除裝置，將該物品從生產(chǎn)線上剔除。機(jī)器視覺所提供的非接觸式測(cè)量功能避免了許多傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量帶來的二次損傷。

4、定位和引導(dǎo)

從簡(jiǎn)單的裝配檢測(cè)，到復(fù)雜的機(jī)器人應(yīng)用，都需要采用圖案匹配技術(shù)來定位相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)物品或特征。機(jī)器視覺系統(tǒng)可以定位元件的位置和方向，將元件與規(guī)定的公差進(jìn)行比較，確保元件處于正確的角度，以此來驗(yàn)證元件裝配是否正確。

引導(dǎo)則是使用機(jī)器視覺來報(bào)告元件的位置和方向。引導(dǎo)可用于在二維或三維空間內(nèi)將元件的位置和方向報(bào)告給機(jī)器或機(jī)器控制器，讓機(jī)器能夠定位元件或機(jī)器，以便將元件對(duì)位。

機(jī)器視覺系統(tǒng)最基本的特點(diǎn)就是提高生產(chǎn)的靈活性和自動(dòng)化程度。在一些不適于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或者人工視覺難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺。在大批量重復(fù)性工業(yè)生產(chǎn)過程中，用機(jī)器視覺檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)的效率和自動(dòng)化程度。

如今，中國(guó)正成為世界機(jī)器視覺發(fā)展最活躍的地區(qū)之一，應(yīng)用范圍涵蓋了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍事、航天、氣象、天文、公安、交通、安全、科研等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)。隨著我國(guó)機(jī)器視覺技術(shù)的成熟和發(fā)展，它將在現(xiàn)代和未來制造企業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。