在工业领域，机器视觉技术已应用于工业自动化系统中，以取代传统上的人工检查来提高生产质量和产量。从拾取和放置、对象跟踪到计量、缺陷检测等应用，利用视觉数据可以通过提供简单的通过失败信息或闭环控制，来提高整个系统的性能。



视觉的使用并不仅仅在工业自动化领域，在日常生活中，视觉相机也同样被大量应用，例如应用于计算机、移动设备中。摄像头在几年前被引入到汽车中，如今汽车中已配备了大量摄像头，为驾驶员提供完整的360°车辆视图。



机器视觉检测可改善自动化设置。集成的机器人解决方案可快速轻松地提供机器视觉检测的优势。但是，即使技术有所改进，视觉也是机器人技术的一个比较“棘手”的问题。



机器视觉检测系统最常见的功能是检测已知物体的位置和方向，在完善硬件、程序和算法设置等环节之外，也需要充分考量照明、背景等因素。



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一、照明

如果有过在低光照下拍摄数码照片的经验，就会知道照明至关重要。糟糕的照明会毁掉一切。成像传感器不像人眼那样适应性强或敏感。如果照明类型错误，视觉传感器将无法可靠地检测到物体。有各种克服照明挑战的方法。一种方法是将有源照明结合到视觉传感器本身中。其他解决方案包括使用红外照明，环境中的固定照明或使用其他形式的技术，例如激光。



二、变形或铰接

球体是计算机视觉检测的简单对象。如果使用模板匹配算法可能只是检测它的圆形轮廓。但是，如果球被压扁，它会改变形状，同样的方法将不再起作用，这就是变形。它会导致一些机器视觉检测技术遭遇相当大的问题。铰接类似，是指由可移动关节引起的变形。例如，当您在肘部弯曲手臂时，手臂的形状会发生变化。各个链接（骨骼）保持相同的形状，但轮廓变形。由于许多视觉算法使用形状轮廓，因此变形和铰接会使得物体识别更加困难。



三、位置和方向

机器视觉检测系统最常见的功能是检测已知物体的位置和方向。因此，大多数集成视觉解决方案通常都克服了这些挑战。只要整个物体可以在摄像机图像内被查看，检测物体的位置通常是直截了当。许多系统对于对象方向变化的检测非常灵敏。但是，并不是所有的方向都是易于检测的。虽然检测沿一个轴旋转的物体是足够简单的，但是检测物体的3D旋转则更为复杂。



四、背景

图像背景对物体检测有很大的影响。举一个极端的例子，对象被放置在一张纸上，在该纸上打印同一对象的图像。在这种情况下，机器视觉检测设置可能无法确定哪个是真实的物体。完美的背景是空白的，并提供与检测到的物体良好的对比。它的确切属性将取决于正在使用的视觉检测算法。如果使用边缘检测器，那么背景不应该包含清晰的线条。背景的颜色和亮度也应该与物体的颜色和亮度不同。



五、遮挡

遮挡意味着物体的一部分被遮住了。在前面的几种情况中，整个对象出现在相机图像中。遮挡是不同的，因为部分对象丢失。视觉系统显然不能检测到图像中不存在的东西。有各种各样的东西可能会导致遮挡，包括其他物体、机器人的部分或相机的不良位置。克服遮挡的方法通常涉及将对象的可见部分与其已知模型进行匹配，并假定对象的隐藏部分存在。



六、尺度

在某些情况下，人眼很容易被尺度上的差异所欺骗。机器视觉检测系统可能被他们弄糊涂了。想象一下，你有两个完全相同的物体，只是一个比另一个大。想象一下，您正在使用固定的2D视觉设置，物体的大小决定了它与机器人的距离。尺度的另一个问题，也许不那么明显，就是像素值的问题。如果将机器人相机放置得很远，则图像中的对象将由较少的像素表示。当有更多的像素代表对象时，图像处理算法会更好地工作，但也存在一些例外。



七、照相机放置

不正确的相机安装位置可能会导致以前出现过的任何问题，所以重要的是要正确使用它。尝试将照相机放置在光线充足的区域，以便在没有变形的情况下尽可能清楚地看到物体，尽可能靠近物体而不会造成遮挡。照相机和观看面之间不应有干扰的背景或其他物体。



八、运动

运动有时会导致计算机视觉设置出现问题，特别是在图像中出现模糊时。例如，这可能发生在快速移动的传送带上的物体上。数字成像传感器在短时间内捕获图像，但不会瞬间捕获整个图像。如果一个物体在捕捉过程中移动太快，将导致图像模糊。我们的眼睛可能不会注意到视频中的模糊，但算法会。当有清晰的静态图像时，机器视觉检测效果最佳。
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