机器视觉测量系统 ppt课件
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机器视觉应用PPT课件
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5
高精度尺寸测量系统
详细介绍： 图像处理核心采用工业PC+VisionPro软件， 该系统能够测量各类五金零件的长度、直径、齿距等， 测量精度可达0.02mm。
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6
线扫描视觉检测系统
详细介绍： 采用日本竹中高性价比的线扫描相机和 康耐视专业图像分析软件 ，结合弗兰克专利技术， 能够对各类键盘、纸卷、铝卷、钢卷进行检测， 检测速度在每秒1.5米以上。
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11
PCB检测
详细介绍： 这是一款在贴标机安装的系统， 该系统实现在线PCB分料与PCB板小条上标记有无。 该系统软件自动统计PCB条间隙数量， 然后判断有几条并发出信号给PLC； 另外软件在指定打标位置， 检测哪条PCB有无打标记，并发送信号给PLC。
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12
包装检测设备
详细介绍： 该系统用于产品包装完成，出货前碱性全检。 系统接到信号后进行拍照处理，判断OK/NG，输出OK信号， 机构收到信号后，产品继续正常射出，端子压接机正常运行； 输出NG，机构收到信号后进行处理， 射出线头时长度要与OK产品设定的长度要明显区分开来。
，最多可接入多达4台相机。系统提供8路输入和8路输出GPIO ，方便与机台和PLC进行连接。人机界面设计具有人性化 、简易化和灵活性的特点，使用过程中，只需简单设置，
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3
表面涂层视觉检测系统
详细介绍： 图像处理核心采用康耐视In-Sight Micro相机， 该系统可检测出超过相当于直径为1mm （即Φ1mm）圆面积的未涂油区域缺陷， 也可检测出涂油区域的位置偏差。 检测结果可以通过光电隔离的I/O线输出到PLC控制系统。
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7
线端子视觉检测系统
详细介绍： 图像处理核心采用康耐视VisionPro软件， 弗兰克公司提供自定义监控和管理软件 ，实现实时监控和统计数据。 采用多台相机检测线端子的铜线有无、溢出、胶皮有无。
视觉测量第一章课件
围。
图像采集卡
图像采集卡是连接视觉传感器和计算机的桥梁，负责将传感器捕获的图像数据传输 到计算机中。
图像采集卡具有高传输速率和低延迟等特点，能够保证图像数据的实时性和准确性。
图像采集卡还具有图像预处理功能，可以对图像进行噪声抑制、对比度增强等操作， 提高图像质量。
计算机
计算机是视觉测量系统的数据处理中 心，负责存储、处理和分析图像数据。
视觉测量的应用领域
工业检测
医学影像分析
在制造业中，视觉测量广泛应用于产品检 测、质量控制和生产自动化等方面，如零 件尺寸测量、表面缺陷检测等。
在医学领域，视觉测量技术可用于医学影 像的分析和诊断，如X光片、CT和MRI等影 像的测量和分析。
农业领域
交通领域
在农业领域，视觉测量技术可用于农作物 的生长监测、产量预测等方面，如植物高 度、叶片面积等参数的测量。
利用深度相机获取深度信息，进行匹配。
基于灰度的匹配
利用灰度信息进行匹配，如SSD、NCC等算 法。
多模态匹配
结合多种特征进行匹配，提高匹配准确度。
测量算法
几何测量
基于几何原理进行测量，如距离、角 度、面积等。
运动学测量
利用机器人的运动学信息进行测量。
深度学习测量
利用深度学习算法进行测量，如语义 分割、目标检测等。
计算机还需要安装专业的视觉测量软 件，以便对图像数据进行处理、分析 和识别。
计算机需要具备强大的计算能力和存 储能力，能够快速处理大量的图像数 据。
软件系统
软件系统是实现视觉测量的关键， 包括图像处理、特征提取、目标
识别等功能。
软件系统需要具备友好的用户界 面和灵活的操作方式，方便用户
进行测量和调试。
图像采集卡
图像采集卡是连接视觉传感器和计算机的桥梁，负责将传感器捕获的图像数据传输 到计算机中。
图像采集卡具有高传输速率和低延迟等特点，能够保证图像数据的实时性和准确性。
图像采集卡还具有图像预处理功能，可以对图像进行噪声抑制、对比度增强等操作， 提高图像质量。
计算机
计算机是视觉测量系统的数据处理中 心，负责存储、处理和分析图像数据。
视觉测量的应用领域
工业检测
医学影像分析
在制造业中，视觉测量广泛应用于产品检 测、质量控制和生产自动化等方面，如零 件尺寸测量、表面缺陷检测等。
在医学领域，视觉测量技术可用于医学影 像的分析和诊断，如X光片、CT和MRI等影 像的测量和分析。
农业领域
交通领域
在农业领域，视觉测量技术可用于农作物 的生长监测、产量预测等方面，如植物高 度、叶片面积等参数的测量。
利用深度相机获取深度信息，进行匹配。
基于灰度的匹配
利用灰度信息进行匹配，如SSD、NCC等算 法。
多模态匹配
结合多种特征进行匹配，提高匹配准确度。
测量算法
几何测量
基于几何原理进行测量，如距离、角 度、面积等。
运动学测量
利用机器人的运动学信息进行测量。
深度学习测量
利用深度学习算法进行测量，如语义 分割、目标检测等。
计算机还需要安装专业的视觉测量软 件，以便对图像数据进行处理、分析 和识别。
计算机需要具备强大的计算能力和存 储能力，能够快速处理大量的图像数 据。
软件系统
软件系统是实现视觉测量的关键， 包括图像处理、特征提取、目标
识别等功能。
软件系统需要具备友好的用户界 面和灵活的操作方式，方便用户
进行测量和调试。
视觉测量技术一_视觉系统构成 ppt课件
入射光照-关于光轴的漫射光照
光分束器 Beam Splitter
光源Light source
漫散射器 Diffuser 物体 Object
入射光照-关于光轴的漫射光照
纹理表面光照
突出光洁表面与纹理表面反射光的不同
Emphasize Finish/Texture (reflection) Differences
轴承的外观检测
高速检测连续冲孔的 冲压零部件。
可使用2台线型相 机高精度检测长尺 的金属滚轴表面缺 陷
曲面外观检测
2、机器视觉应用
• 导航
Rocky 7 火星车
Rocky7视觉系统获取的立体图象对
(a) 深度图象
(b)障碍物探测示意图
Rocky7 视觉系统对场景的深度恢复
2、机器视觉应用
• 导航
每个摄影镜头都有 一个或者多个最佳光圈 ，在这些最佳光圈下， 画面的质量达到最好， 分辨率高、反差均衡等 。
3.1 摄像机 - 镜头 – 型号
3.1 摄像机 - 镜头 – 型号
3.1 摄像机 - 镜头 – 焦距
薄透镜原理
f: 透镜焦距长度 F: 透镜焦点 z’: 摄像机常数
1- 1=1 z' z f
线阵
3.1 摄像机- Sensor
CMOS（complementary metal-oxide semiconductor） 互补金属氧化物半导体
灵敏度 成本 分辨率 抗噪声 功耗 速度
3.1 摄像机- Sensor
CCD
CCD 高 高
Vs CMOS
CMOS 低 低
高
低
好
一般
高
低
低
高
3.1 摄像机-CCD 传感器-尺寸
最新机器视觉测量技术6立体视觉PPT课件
等待用户输入文字的状 态。当用户在书写器或 记事本中输入文字的时 候出现此种指针。这个 指针出现的位置就是输 入文字的起始位置。
中文Windows XP基础知识
桌面
2、鼠标光标及含义
箭头指针 求助指针 沙漏指针 插入指针 十字指针 移动指针 调节大小指针 手指指针
十字指针在“附件”程序 的“画图”中经常出现， 在处理图形时起精确定位 作用。
中文Windows XP基础知识
桌面
中文Windows XP基础知识
Windows XP中有关选单的一些规定如下 ：① 灰色的命令不能使用
② 命令前有选项标记（ √ ） ③ 带有下划线的字母 ④ 命令名后跟省略号（ … ） ⑤ 级联式选单( ) ⑥单选框 ⑦复选框
中文Windows XP基础知识
中文Windows XP基础知识
① 打开窗口
② 关闭窗口
③ 最小化窗口
④ 最大化窗口
⑤ 恢复窗口
⑥ 改变窗口尺寸
⑦ 移动窗口
⑧ 切换窗口
中文Windows XP基础知识
桌面
2. 窗口的几种基本操作
① 打开窗口 ② 关闭窗口
方法：双击应用程 序图标。
③ 最小化窗口
④ 最大化窗口
⑤ 恢复窗口
⑥ 改变窗口尺寸
⑦ 移动窗口
⑧ 切换窗口
中文Windows XP基础知识
把鼠标指针指向菜单 项右边带有小三角， 就会弹出它的下一级 选单
中文Windows XP基础知识
⑥单选框（一组相互矛盾的选项 中只能选择其中一个时用单选框）
单选框
中文Windows XP基础知识
⑦复选框（一组可以同时选中的 项目）
中文Windows XP基础知识
机器视觉系统原理及基础知识PPT课件
实现图像的分类识别，比如识别图像中的人脸、汽车、猫狗等。
2
物体检测
能够有效地对场景中的各种物体进行识别和定位，帮助机器视觉系统完成目标检 测和跟踪。
3
目标分割
将图像分为不同的区域实现目标分割。
机器视觉在安防监控中的应用
人脸识别
通过人脸识别技术对人员进 行确认，实现物权归属、安 全管理等。
视频分析
结合机器学习算法实现对视 频的行为分析，进而实现物 体跟踪、异常行为监测等。
目标检测与跟踪
1
目标检测
利用计算机自动检测图像中的目标ห้องสมุดไป่ตู้体并标记，常用方法有HOG、SVM、CNN 等。
2
目标跟踪
在视频中追踪被标识的目标物体的运动轨迹，常用方法有KCF、MIL、TLD等。
3
网格法检测
网格法分割图像，进行目标检测。
视觉测量与三维重建
深度传感器
通过深度传感器提供的深度信息进行3D重建和识别。
激光扫描
利用激光扫描仪扫描物体表面进行3D重建和视觉测量。
视觉SLAM技术
结合计算机视觉算法和运动传感器等技术，能够实现3D重建和定位的同时还可以实现动态 障碍物检测。
光线与颜色处理
图像颜色信息和亮度信息对于机器视觉系统中的图像分析有着重要的作用。在这一部分，我们将介绍光线与颜 色的相关知识以及在图像处理中的应用。
4 变换与缩放
对图像进行旋转、平移和缩放等变换操作
人工智能与机器学习在机器视觉中的应用
神经网络
利用人工智能技术建立一种类似 于生物神经网络的结构，实现人 工智能的"黑盒"处理。
卷积神经网络
特别适用于图像和语音识别中。
机器学习
机器视觉第5章 尺寸测量技术 PPT
两种经典的直线拟合(检测)算法：最小二乘法、哈夫(霍夫)变换法
直线拟合的最小二乘法
直线函数：y=ax+b，a、b是待定常数。
记：i=yi-(axi+b)
i反映计算值y与实际值yi的偏差，可正可负。 用i的平方反映估计值与实际值的偏差。
n
对拟合直线上的若干点，当它们的偏差平方和
2 i
最小，
决定的直线上所拥有的像素数。 初始化时，矩阵M置为0。
直线拟合的哈夫变换方法
2. 遍历图像，对像素(xi, yi) ，将的所有量化值和像素坐
标(xi, yi)，依次代入直线的极坐标方程，计算r的值， 根据当前r、，将对应的累加器加1，即： M[r][]=M[r][]+1。
第5章内容
长度测量 面积测量 圆测量 线弧测量 角度测量
5.1 长度测量
长度测量是尺寸测量技术中应用最广泛的一种测量， 基于机器视觉的长度测量发展迅速，技术比较成熟。特 别是测量精度高、速度快，对在线有形工件的实时 NG(No Good)判定、监控分检方面应用广泛。
直线间距离测量 线段长度测量
直线拟合的哈夫变换方法
点--线对偶性：
1. 图像空间XY中共线的点，对应在参数空间PQ中相交的线。 2. 参数空间PQ中相交于一点的所有直线，在图像空间XY里
都有共线的点与之对应。
结论：在PQ平面上相交直线最多的点，对应在XY平面上 的直线就是解。
问题：在XY平面中用斜率描述的直线存在斜率P无穷大(即 直线垂直)的情况，会给计算带来不便，一般采用点-正 弦曲线对偶。
它通过将源图像上的点映射到用于累加的参数空间， 实现对已知解析式曲线的识别。
由于Hough变换利用了图像全局特性，所以受噪声和 边界间断的影响较小，比较鲁棒(Robust)。
直线拟合的最小二乘法
直线函数：y=ax+b，a、b是待定常数。
记：i=yi-(axi+b)
i反映计算值y与实际值yi的偏差，可正可负。 用i的平方反映估计值与实际值的偏差。
n
对拟合直线上的若干点，当它们的偏差平方和
2 i
最小，
决定的直线上所拥有的像素数。 初始化时，矩阵M置为0。
直线拟合的哈夫变换方法
2. 遍历图像，对像素(xi, yi) ，将的所有量化值和像素坐
标(xi, yi)，依次代入直线的极坐标方程，计算r的值， 根据当前r、，将对应的累加器加1，即： M[r][]=M[r][]+1。
第5章内容
长度测量 面积测量 圆测量 线弧测量 角度测量
5.1 长度测量
长度测量是尺寸测量技术中应用最广泛的一种测量， 基于机器视觉的长度测量发展迅速，技术比较成熟。特 别是测量精度高、速度快，对在线有形工件的实时 NG(No Good)判定、监控分检方面应用广泛。
直线间距离测量 线段长度测量
直线拟合的哈夫变换方法
点--线对偶性：
1. 图像空间XY中共线的点，对应在参数空间PQ中相交的线。 2. 参数空间PQ中相交于一点的所有直线，在图像空间XY里
都有共线的点与之对应。
结论：在PQ平面上相交直线最多的点，对应在XY平面上 的直线就是解。
问题：在XY平面中用斜率描述的直线存在斜率P无穷大(即 直线垂直)的情况，会给计算带来不便，一般采用点-正 弦曲线对偶。
它通过将源图像上的点映射到用于累加的参数空间， 实现对已知解析式曲线的识别。
由于Hough变换利用了图像全局特性，所以受噪声和 边界间断的影响较小，比较鲁棒(Robust)。
机器视觉系统原理及基础知识课件
利用分类器或神经网络等技术，对提取的特征进行分类和识别。
特征提取
从处理后的图像中提取出与目标相关的特征，如颜色、形状、纹理等。
图像采集通过相机、镜头源自设备获取原始图像。图像处理
对采集的图像进行预处理、增强、分割等操作，提取出有用的信息。
图像采集与处理
02
使用光电传感器将光信号转换为电信号，形成原始图像数据。
技术标准和互通性
目前机器视觉技术标准和互通性有待提高，需要制定统一的技术标准，促进不同厂商和系统之间的互通性和互操作性。
THANKS
感谢观看
特点
定义
工业自动化
农业科技
医疗影像分析
安全监控
01
02
03
04
用于生产线上的质量检测、定位、跟踪和引导机器人等。
用于智能农业中的植物生长监测、病虫害检测等。
用于医学影像的自动识别和辅助诊断。
用于公共安全监控、交通违规检测等。
结果输出
将识别结果以图像、文字等形式输出，供用户查看或控制其他设备。
图像识别
图像传感器
镜头选择
光源照明
选择合适的镜头焦距和光圈大小，以获取清晰、无畸变的图像。
合理选择和设计光源照明方案，以提高图像对比度和清晰度。
03
02
01
将彩色图像转换为灰度图像，减少计算量和处理时间。
灰度化
采用滤波器等方法去除图像中的噪声和干扰。
噪声去除
通过对比度拉伸、直方图均衡化等方法增强图像的细节和对比度。
医学影像中的定量分析
机器视觉系统能够对医学影像进行定量分析，如血管狭窄程度、组织密度等，为医生提供更加全面的诊断信息。
医学影像中的三维重建
通过机器视觉技术，可以将二维医学影像进行三维重建，更加直观地展示病灶结构和周围组织关系。
特征提取
从处理后的图像中提取出与目标相关的特征，如颜色、形状、纹理等。
图像采集通过相机、镜头源自设备获取原始图像。图像处理
对采集的图像进行预处理、增强、分割等操作，提取出有用的信息。
图像采集与处理
02
使用光电传感器将光信号转换为电信号，形成原始图像数据。
技术标准和互通性
目前机器视觉技术标准和互通性有待提高，需要制定统一的技术标准，促进不同厂商和系统之间的互通性和互操作性。
THANKS
感谢观看
特点
定义
工业自动化
农业科技
医疗影像分析
安全监控
01
02
03
04
用于生产线上的质量检测、定位、跟踪和引导机器人等。
用于智能农业中的植物生长监测、病虫害检测等。
用于医学影像的自动识别和辅助诊断。
用于公共安全监控、交通违规检测等。
结果输出
将识别结果以图像、文字等形式输出，供用户查看或控制其他设备。
图像识别
图像传感器
镜头选择
光源照明
选择合适的镜头焦距和光圈大小，以获取清晰、无畸变的图像。
合理选择和设计光源照明方案，以提高图像对比度和清晰度。
03
02
01
将彩色图像转换为灰度图像，减少计算量和处理时间。
灰度化
采用滤波器等方法去除图像中的噪声和干扰。
噪声去除
通过对比度拉伸、直方图均衡化等方法增强图像的细节和对比度。
医学影像中的定量分析
机器视觉系统能够对医学影像进行定量分析，如血管狭窄程度、组织密度等，为医生提供更加全面的诊断信息。
医学影像中的三维重建
通过机器视觉技术，可以将二维医学影像进行三维重建，更加直观地展示病灶结构和周围组织关系。
机器视觉系统基本构成和各部件基本原理PPT课件
包括光源、镜头、相机、 图像采集卡等。
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为什么要采用机器视觉
• 节省时间 • 降低生产成本 • 优化物流过程 • 缩短机器停工期 • 提高生产率和产品质量 • 减轻测试及检测人员劳动强度 • 减少不合格产品的数量 • 提高机器利用率
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机器视觉应用简介
GIGI(Gauge、Inspection、Guide、Identification)
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
Video out
Interlace
Progressive
wwww
Moving object
GBGBG RGRGR GBGBG RGRGR GBGBG RGRGR
彩色相机
Bul
Bur
Rul
Rur
Gu
b
r
Gle g Gr
Bll
Blr
Rll
Rlr
Gl
b=1/4(Bur+Bul+Bll+Blr) r=1/4(Rur+Rul+Rll+Rlgr)=1/4(Gu+Gr+Gl+Gle)
CCD Format
Sony: Diagonal:
1” format Type 1 16 mm
Image size
12.8 mm
2/3” format Type 2/3
11 mm
8.8 mm
1/2” format Type 1/2
8 mm
1/3” format Type 1/3
机器视觉入门介绍ppt课件
灵活性高，可扩充性强，支持远距离传输，支持多点传输，技术成熟，鲁棒性强，成本低。
• USB3.0
灵活性高。传输距离短，可靠性低，技术不成熟。
27
图像分析——核心算法
物体测量
二维码读取
瑕疵检测
空间标定
图像数学和逻辑运算
图像分割
28
图像分析——核心算法
模板和形状匹配 光学字符的识别与确认
色彩检测
41
应用案例——产品可追溯
• 使用机器视觉技术进行条码读取和标签验证，具体包括读码（包括读取一维码，二维 码），OCR（光学字符识别），检测有/无，定位，测量，标签验证，OCV（光学字符 验证）等等，
• 保证产品质量和全程可视化操作。管理者和生产人员可轻松地管理日常工作，对各类 时间能快速响应和决断，确保生产顺利进行，实现产品的全程可追溯性。
硬件——相机，控制器，光源及支架； 软件——控制系统，图形用户界面(GUI)和图像分析算法。
厂家
擅长
前身
康耐视
识别/检测/测量
一/二维码识别
迈思肯
识别/检测/测量
一/二维码识别
邦纳
识别/检测/测量
传感器
Leuze
识别/检测/测量
传感器
基恩士
识别/检测/测量
传感器
ABB
机械手引导
变频器
管脚定义不统一，电缆成本高。
• Camera Link
高速，高可靠性。不便于多相机连接和集中控制，电缆价格高。
• IEE1394
灵活性高，成本低。传输距离短，可靠性低。
• USB2.0
灵活性高，成本低。传输距离短，可靠性低，技术不成熟。
• GigEVision
• USB3.0
灵活性高。传输距离短，可靠性低，技术不成熟。
27
图像分析——核心算法
物体测量
二维码读取
瑕疵检测
空间标定
图像数学和逻辑运算
图像分割
28
图像分析——核心算法
模板和形状匹配 光学字符的识别与确认
色彩检测
41
应用案例——产品可追溯
• 使用机器视觉技术进行条码读取和标签验证，具体包括读码（包括读取一维码，二维 码），OCR（光学字符识别），检测有/无，定位，测量，标签验证，OCV（光学字符 验证）等等，
• 保证产品质量和全程可视化操作。管理者和生产人员可轻松地管理日常工作，对各类 时间能快速响应和决断，确保生产顺利进行，实现产品的全程可追溯性。
硬件——相机，控制器，光源及支架； 软件——控制系统，图形用户界面(GUI)和图像分析算法。
厂家
擅长
前身
康耐视
识别/检测/测量
一/二维码识别
迈思肯
识别/检测/测量
一/二维码识别
邦纳
识别/检测/测量
传感器
Leuze
识别/检测/测量
传感器
基恩士
识别/检测/测量
传感器
ABB
机械手引导
变频器
管脚定义不统一，电缆成本高。
• Camera Link
高速，高可靠性。不便于多相机连接和集中控制，电缆价格高。
• IEE1394
灵活性高，成本低。传输距离短，可靠性低。
• USB2.0
灵活性高，成本低。传输距离短，可靠性低，技术不成熟。
• GigEVision
机器视觉原理与应用 第4章 机器视觉测量系统
工业模拟相机 工业数字相机
GigE千兆网
USB2.0 USB3.0 Camera Link 1934A 1934B
4.2 镜头
➢ 镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有 镜头，摄像机所输出的图像就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出。
➢ 当人眼的睫状体无法按需要调整晶状体凸度时，将出现人们常说的近视（或远 视）眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像机与镜头的配合也有类似现象，当 图像变得不清楚时，可以调整摄像机的像方焦点，改变摄像机芯片与镜头基准 面的距离（相当于调整人眼晶状体的凸度），可以将模糊的图像变得清晰。
近红外镜头
计只针对可见光范围，而应用于其他波段的镜头则需要进行专门的消色
红外镜头
差设计
定焦镜头 （按焦距 长短分）
鱼眼镜头 短焦镜头 焦距长短划分不是以焦距的绝对值为首要标准，而是以像角的大小为主 标准镜头 要区分依据，所以当靶面的大小不等时，其标准镜头的焦距大小也不同
长焦镜头
变焦镜头
手动变焦 变焦镜头最长和最短焦距值之比称为变焦倍率 电动变焦
照相镜头
按照有效像场的大小进行分类
镜头类型
有效像场尺寸（1英寸=25.4mm）
1/4英寸摄像镜头
3.2mm×2.4mm（对角线4mm）
1/3英寸摄像镜头
4.8mm×3.6mm（对角线6mm）
1/2英寸摄像镜头
6.4mm×4.8mm（对角线8mm）
2/3英寸指像镜头
8.8mm×6.6mm（对角线11mm）
1英寸摄像镜头
12.8mm×9.6mm（对角线16mm）
35mm电影摄影镜头
21.95mm×16mm（对角线27.16mm）
机器视觉系统详解 ppt课件
适合的灯源可以提高系统检测精度、运行速度及工作效率。
ppt课件
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第二节：照明方式的分类
在机器视觉系统中一般使用透射光和反射光。
反射光
透射光
光源
相机
光源
相机
产品
产品
光源
ppt课件
4
第三节：光源的分类及比较
萤光灯 卤素灯+光纤导管 LED光源 其他（激光、紫外光等）
其中LED光源凭借其诸多的优点在现代pp机t课器件 视觉系统中得到越来越多的应用。 5
第五节：远心镜头
在测量系统中，有一些因素影响测量的精度与重复性。 1. 物体位置变化引起的比例尺变化 2. 畸变 3. 投影误差 4. 物体边缘测量误差大 采用远心镜头可以很大程度的降低
以上误差，甚至消除这些误差。 远心镜头的口径至少要与需要观察的物体
尺寸相等或更大。
ppt课件
21
第六节：选择镜头的原则
1. 机器视觉镜头可支持的最大的CCD尺寸不能小于所搭配 的相机中CCD传感器芯片的尺寸 。 .如果镜头尺寸比 CCD靶面尺寸小,图片边缘会出现黑场,即只有中间一个 圆圈的视场是有效的.
ppt课件
22
2.镜头接口要跟相机接口匹配安装，也可通 过转换匹配安装 。
ppt课件
23
3.镜头的工作距离要适当。
• C/CS能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过1“。
• F-Mount，卡口，没有螺纹。
• 其他类型
ppt课件
16
第三节：镜头各个参数间的关系 光圈大通光能力大，光圈小通光能力小； 光圈小则景深大，光圈大则景深小；
ppt课件
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第四节：镜头的分类
按照等效焦距分为
ppt课件
3
第二节：照明方式的分类
在机器视觉系统中一般使用透射光和反射光。
反射光
透射光
光源
相机
光源
相机
产品
产品
光源
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第三节：光源的分类及比较
萤光灯 卤素灯+光纤导管 LED光源 其他（激光、紫外光等）
其中LED光源凭借其诸多的优点在现代pp机t课器件 视觉系统中得到越来越多的应用。 5
第五节：远心镜头
在测量系统中，有一些因素影响测量的精度与重复性。 1. 物体位置变化引起的比例尺变化 2. 畸变 3. 投影误差 4. 物体边缘测量误差大 采用远心镜头可以很大程度的降低
以上误差，甚至消除这些误差。 远心镜头的口径至少要与需要观察的物体
尺寸相等或更大。
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第六节：选择镜头的原则
1. 机器视觉镜头可支持的最大的CCD尺寸不能小于所搭配 的相机中CCD传感器芯片的尺寸 。 .如果镜头尺寸比 CCD靶面尺寸小,图片边缘会出现黑场,即只有中间一个 圆圈的视场是有效的.
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2.镜头接口要跟相机接口匹配安装，也可通 过转换匹配安装 。
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3.镜头的工作距离要适当。
• C/CS能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过1“。
• F-Mount，卡口，没有螺纹。
• 其他类型
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第三节：镜头各个参数间的关系 光圈大通光能力大，光圈小通光能力小； 光圈小则景深大，光圈大则景深小；
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第四节：镜头的分类
按照等效焦距分为
16 机器视觉测量系统 PPT课件
光源
❖ 光源的种类
▪ 按发光器件：卤素等、荧光等、LED灯、氙（xian）灯等； ▪ 按几何形状：环形、方形、穹型、长条型灯； ▪ 按发光特性：点光源、线光源、面光源等； ▪ 按照射角度：直射、间接、掠射、同轴、平行等。
▪ LED灯：颜色丰富、发光效率高、响应速度快、体积小、发 热小、功耗低、发光稳定、寿命长、易于组成不同形状的光 源，是重要的光源发展趋势。
现代检测技术 机器视觉测量系统
精勤求学 敦笃励志 果毅力行 忠恕任事
主要内容
•图像传感器
CCD, CMOS
•图像测量系统
照明、镜头、图像传感与采集、中央处理器
•图像处理技术
基本概念、图像增强、图像分析
Xi’an Jiaotong University
视频信号
图像测量系统
图像采集
控制中枢、图像处理
▪ 镜头上以1/F表示光圈值，如3.4，5.6，8，11，16等，光圈 每增加一档，光照度增加一倍；
Xi’an Jiaotong University
选择镜头的关键参数
❖ 相对孔径F=D/f（光圈）
▪ F越大，景深越短；光圈越小，景深越长。为了获得较大景 深的清晰图像，可以采取加大光强，减小光圈的方法。
不同光源与照明技术效果举例
❖ 紫外线照明
Xi’an Jiaotong University
不同光源与照明技术效果举例
❖ 偏振光照明
Xi’an Jiaotong University
不同光源与照明技术效果举例
❖ 偏振光照明
图②镜子上灰尘指印，掠射；图③镜子上油脂指 印，暗视场；图④光盘上油脂指印，暗视场
视频信号
▪ 包含灰度信号、同步信号和消隐信号（零电平），零电平的 上部是灰度图像，零电平处为全黑，零电平的下部是行、场 同步信号，包括奇场和偶场的识别脉冲信息等。
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▪ D是镜头中光线能通过的有效圆孔直径，D越大，收集的光 线越多；如f = 50mm，D = 8.9mm，则相对孔径F= 8.9/50=1/5.6；
▪ 镜头上以1/F表示光圈值，如3.4，5.6，8，11，16等，光圈 每增加一档，光照度增加一倍；
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PPT课件
选择镜头的关键参数
❖ 相对孔径F=D/作距离 Ho：视野的高度 Hi：相机有效成 像面高度
PMAG：镜头的放大倍数 LE：镜头像平面的扩充距离——为实现聚焦像平面后移
LE = Di-f = PMAG*f
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PPT课件
选择镜头
❖ 物距WD、放大倍数PMAG和焦距f的关系
PMAG= Sensor Size(mm) Hi Di Field of View(mm) Ho WD
▪ LED灯：颜色丰富、发光效率高、响应速度快、体积小、发 热小、功耗低、发光稳定、寿命长、易于组成不同形状的光 源，是重要的光源发展趋势。
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PPT课件
照明技术
❖ 物体的反射特性
▪ 镜面式反射；漫反射
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PPT课件
照明技术
❖ 颜色
▪ 相加色：两种或三种波长组合成某种波长光的效果。 ▪ 相减色：反射时从光谱中去除某些波长的光。
现代检测技术 机器视觉测量系统
精勤求学 敦笃励志 果毅力行 忠恕任事
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PPT课件
主要内容
•图像传感器
CCD, CMOS
•图像测量系统
照明、镜头、图像传感与采集、中央处理器
•图像处理技术
基本概念、图像增强、图像分析
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PPT课件
视频信号
图像测量系统
图像采集
控制中枢、图像处理
镜头、图像传感器 照明
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PPT课件
❖ 光学密度、折射率、纹理、表面方向
10
PPT课件
照明技术
❖ 正向照明
▪ 镜面：光线直接反射进入镜头； ▪ 离轴照明：光源在镜头轴线侧面、避开了镜面反射； ▪ 半漫射照明：光照较均匀，如环形光； ▪ 漫射照明：光线来自所有方向，镜面反射最少； ▪ 黑场：光线与镜头视线方向垂直。
❖ 背光照明
▪ 漫射式：光源+平板，背面照射； ▪ 凝聚式：使用镜头将光线集中于一个方向； ▪ 黑场：适用于检测透明物体中的裂痕、气泡等。
11
PPT课件
不同光源与照明技术效果举例
❖ 高角度亮场与低角度暗场
光照强、较均匀
光滑表面的文字、伤 痕等纹理检测
12
PPT课件
不同光源与照明技术效果举例
❖ 从边上的黑场照明
最适合凹凸不平表面及表面缺陷，缺点 是阴影太大。
13
PPT课件
不同光源与照明技术效果举例
❖ 用明视野和暗视野照明对比
14
PPT课件
照明
❖ 光源 ❖ 照明技术 ❖ 不同光源与照明技术效果举例
4
PPT课件
❖ 方向
▪ 直射光：入射光基本 上来自一个方向，入 射角小，被照射物体 有阴影；
▪ 散射光：入射光来自 多个方向，不会投射 出明显阴影。
光源
5
PPT课件
光源
❖ 光谱
▪ 光的组成成份，如日光由从紫外到红外的所有光谱组成。 ▪ 取决于光源的类型和光学滤色镜。 ▪ 可见光光谱如图所示：
❖ 偏振光照明
23
PPT课件
镜头
❖ 镜头的视野、景深和焦距示意图
24
PPT课件
镜头
❖ 基本概念
▪ 成像面：被测物及其背景通过镜头投影到二维图像传感器平 面，一般是长宽比为4:3的矩形；
▪ 视野（Field of View，FOV）：与成像面对应的景物平面范 围；
▪ 工作距离（Work Distance，WD）：被测物到物镜的距离； ▪ 景深：以镜头最佳聚焦WD为中心，前后存在一个范围，在
▪ F越大，景深越短；光圈越小，景深越长。为了获得较大景 深的清晰图像，可以采取加大光强，减小光圈的方法。
❖ 视场角
▪ 物镜的视场角决定了成像面上良好成像的空间范围。 ▪ 当成像面尺寸一定时，f越长，视场角越小。反之视场角
越大。
27
PPT课件
选择镜头
PMAG：镜头的放大倍数
28
PPT课件
选择镜头
此范围内的物体能够清晰成像，这个范围被称为景深 （Depth of View，DOV） ▪ 焦距
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PPT课件
选择镜头的关键参数
❖ 物镜的焦距f
▪ f决定了物体在成像面成像的大小，焦距越长，成像越大； ▪ f可以短到几毫米，长达数十米； ▪ 变焦距镜头可以通过调节焦距获得不同的放大倍数。
❖ 相对孔径F=D/f（光圈）
❖ 红外线照明
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PPT课件
不同光源与照明技术效果举例
❖ 紫外线照明
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PPT课件
不同光源与照明技术效果举例
❖ 偏振光照明
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PPT课件
不同光源与照明技术效果举例
❖ 偏振光照明
图②镜子上灰尘指印，掠射；图③镜子上油脂指 印，暗视场；图④光盘上油脂指印，暗视场
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PPT课件
不同光源与照明技术效果举例
LE = Di-f = PMAG*f
f= WD*PMAG 1+PMAG
利用上式可通过被测物尺寸（Ho）、物距（WD） 和像平面高度（Hi）计算出所需镜头的焦距f。
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PPT课件
选择镜头
❖ 普通镜头选择步骤：
▪ 获得物体至镜头的距离WD，如果是一个范围，取中间值； ▪ 计算图像放大倍数PMAG； ▪ 利用公式计算所需的焦距； ▪ 选取与计算值最接近的标准镜头产品，并取其焦距值； ▪ 根据所选镜头焦距重新核算镜头到物体的距离WD。 举例：
❖ 均匀性
▪ 在所有机器视觉应用中，都要求均匀的光照。照射强度会随 距离和角度偏离而减小，需要特别考虑。
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PPT课件
光源
❖ 光源的种类
▪ 按发光器件：卤素等、荧光等、LED灯、氙（xian）灯等； ▪ 按几何形状：环形、方形、穹型、长条型灯； ▪ 按发光特性：点光源、线光源、面光源等； ▪ 按照射角度：直射、间接、掠射、同轴、平行等。
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PPT课件
光源
❖ 偏振性，又称极化光
▪ 一般光波的震荡方向是不定的，极化光的震荡方向处在一个 确定的平面上。
▪ 在镜面反射中保留了定向性，可以借此消除镜面反射光的影 响。
❖ 强度
▪ 光照强度会影响摄像头的曝光，光线不足会造成对比度降低， 噪声过大；
▪ 光线过强会造成图像饱和，能量浪费以及散热等问题。
不同光源与照明技术效果举例
❖ 用碗状照明消除晕眩光
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PPT课件
不同光源与照明技术效果举例
❖ 用透射光检查物体的有无
16
PPT课件
不同光源与照明技术效果举例
❖ 光源的颜色差异
中心部有银色涂层的铜框架
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PPT课件
不同光源与照明技术效果举例
❖ 红外线照明
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PPT课件
不同光源与照明技术效果举例
▪ 镜头上以1/F表示光圈值，如3.4，5.6，8，11，16等，光圈 每增加一档，光照度增加一倍；
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PPT课件
选择镜头的关键参数
❖ 相对孔径F=D/作距离 Ho：视野的高度 Hi：相机有效成 像面高度
PMAG：镜头的放大倍数 LE：镜头像平面的扩充距离——为实现聚焦像平面后移
LE = Di-f = PMAG*f
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选择镜头
❖ 物距WD、放大倍数PMAG和焦距f的关系
PMAG= Sensor Size(mm) Hi Di Field of View(mm) Ho WD
▪ LED灯：颜色丰富、发光效率高、响应速度快、体积小、发 热小、功耗低、发光稳定、寿命长、易于组成不同形状的光 源，是重要的光源发展趋势。
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照明技术
❖ 物体的反射特性
▪ 镜面式反射；漫反射
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照明技术
❖ 颜色
▪ 相加色：两种或三种波长组合成某种波长光的效果。 ▪ 相减色：反射时从光谱中去除某些波长的光。
现代检测技术 机器视觉测量系统
精勤求学 敦笃励志 果毅力行 忠恕任事
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主要内容
•图像传感器
CCD, CMOS
•图像测量系统
照明、镜头、图像传感与采集、中央处理器
•图像处理技术
基本概念、图像增强、图像分析
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视频信号
图像测量系统
图像采集
控制中枢、图像处理
镜头、图像传感器 照明
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❖ 光学密度、折射率、纹理、表面方向
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照明技术
❖ 正向照明
▪ 镜面：光线直接反射进入镜头； ▪ 离轴照明：光源在镜头轴线侧面、避开了镜面反射； ▪ 半漫射照明：光照较均匀，如环形光； ▪ 漫射照明：光线来自所有方向，镜面反射最少； ▪ 黑场：光线与镜头视线方向垂直。
❖ 背光照明
▪ 漫射式：光源+平板，背面照射； ▪ 凝聚式：使用镜头将光线集中于一个方向； ▪ 黑场：适用于检测透明物体中的裂痕、气泡等。
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不同光源与照明技术效果举例
❖ 高角度亮场与低角度暗场
光照强、较均匀
光滑表面的文字、伤 痕等纹理检测
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不同光源与照明技术效果举例
❖ 从边上的黑场照明
最适合凹凸不平表面及表面缺陷，缺点 是阴影太大。
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不同光源与照明技术效果举例
❖ 用明视野和暗视野照明对比
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照明
❖ 光源 ❖ 照明技术 ❖ 不同光源与照明技术效果举例
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❖ 方向
▪ 直射光：入射光基本 上来自一个方向，入 射角小，被照射物体 有阴影；
▪ 散射光：入射光来自 多个方向，不会投射 出明显阴影。
光源
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光源
❖ 光谱
▪ 光的组成成份，如日光由从紫外到红外的所有光谱组成。 ▪ 取决于光源的类型和光学滤色镜。 ▪ 可见光光谱如图所示：
❖ 偏振光照明
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镜头
❖ 镜头的视野、景深和焦距示意图
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镜头
❖ 基本概念
▪ 成像面：被测物及其背景通过镜头投影到二维图像传感器平 面，一般是长宽比为4:3的矩形；
▪ 视野（Field of View，FOV）：与成像面对应的景物平面范 围；
▪ 工作距离（Work Distance，WD）：被测物到物镜的距离； ▪ 景深：以镜头最佳聚焦WD为中心，前后存在一个范围，在
▪ F越大，景深越短；光圈越小，景深越长。为了获得较大景 深的清晰图像，可以采取加大光强，减小光圈的方法。
❖ 视场角
▪ 物镜的视场角决定了成像面上良好成像的空间范围。 ▪ 当成像面尺寸一定时，f越长，视场角越小。反之视场角
越大。
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选择镜头
PMAG：镜头的放大倍数
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选择镜头
此范围内的物体能够清晰成像，这个范围被称为景深 （Depth of View，DOV） ▪ 焦距
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选择镜头的关键参数
❖ 物镜的焦距f
▪ f决定了物体在成像面成像的大小，焦距越长，成像越大； ▪ f可以短到几毫米，长达数十米； ▪ 变焦距镜头可以通过调节焦距获得不同的放大倍数。
❖ 相对孔径F=D/f（光圈）
❖ 红外线照明
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不同光源与照明技术效果举例
❖ 紫外线照明
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不同光源与照明技术效果举例
❖ 偏振光照明
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不同光源与照明技术效果举例
❖ 偏振光照明
图②镜子上灰尘指印，掠射；图③镜子上油脂指 印，暗视场；图④光盘上油脂指印，暗视场
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不同光源与照明技术效果举例
LE = Di-f = PMAG*f
f= WD*PMAG 1+PMAG
利用上式可通过被测物尺寸（Ho）、物距（WD） 和像平面高度（Hi）计算出所需镜头的焦距f。
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选择镜头
❖ 普通镜头选择步骤：
▪ 获得物体至镜头的距离WD，如果是一个范围，取中间值； ▪ 计算图像放大倍数PMAG； ▪ 利用公式计算所需的焦距； ▪ 选取与计算值最接近的标准镜头产品，并取其焦距值； ▪ 根据所选镜头焦距重新核算镜头到物体的距离WD。 举例：
❖ 均匀性
▪ 在所有机器视觉应用中，都要求均匀的光照。照射强度会随 距离和角度偏离而减小，需要特别考虑。
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光源
❖ 光源的种类
▪ 按发光器件：卤素等、荧光等、LED灯、氙（xian）灯等； ▪ 按几何形状：环形、方形、穹型、长条型灯； ▪ 按发光特性：点光源、线光源、面光源等； ▪ 按照射角度：直射、间接、掠射、同轴、平行等。
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光源
❖ 偏振性，又称极化光
▪ 一般光波的震荡方向是不定的，极化光的震荡方向处在一个 确定的平面上。
▪ 在镜面反射中保留了定向性，可以借此消除镜面反射光的影 响。
❖ 强度
▪ 光照强度会影响摄像头的曝光，光线不足会造成对比度降低， 噪声过大；
▪ 光线过强会造成图像饱和，能量浪费以及散热等问题。
不同光源与照明技术效果举例
❖ 用碗状照明消除晕眩光
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不同光源与照明技术效果举例
❖ 用透射光检查物体的有无
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不同光源与照明技术效果举例
❖ 光源的颜色差异
中心部有银色涂层的铜框架
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❖ 红外线照明
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