视觉测量技术-第一章

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定位、生产插件、晶元(Wafer)镜面研磨、生产组装、被动组件辨识 航空航天业:飞机外形及零件检测、卫星天线形面检测 机械工具/自动化机械:零件尺寸、外形、瑕疵检测、零件分类比
对、装配定位、加工定位、熔焊检测 电机工业:控制器红外线热像仪检测、电线瑕疵、裂缝检测、缆线
配置检测 金属钢铁业:钢板尺寸检测、表面瑕疵检测、铸件瑕疵检测、材料
在飞机制造业中的应用
CAuirbstuosmer: AAMp3e1pa9liscuMareatimnounef:natcsturing
29
CAuirbstuosmer: Application: IMnteearnsuarleWminegntBs ox
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AOI工业检测应用范例
在飞机制造业中的应用
视觉测量技术
(Vision Measurement)
什么是视觉测量? 采用成像的方式进行物体几何量的测量
长、宽、高、角度、位置、姿态、面积、体积 …… 形变、速度 ……
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计算机视觉
机器视觉
视觉识别 视觉测量
数字图像处理
第一章 引 论
1.1 计算机视觉与机器视觉 1.2 计算机视觉的应用 1.3 Marr的视觉理论框架 1.4 视觉测量系统及关键技术
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1.4 视觉测量系统及关键技术
系统构成
一般以计算机为中心,主要由视觉传感器、高速图像采集系 统及专用图像处理系统等模块构成。
视觉传感器
高速图像采集系统
专用图像处理系统
视频输入
图像数据
PCI 标准总线 控制总线
图像数据 计算机 标准总线
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1.4 视觉测量系统及关键技术
工业视觉测量系统组成
C C D
工业生产线
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工业生产线
增强现实技术(Augmented Reality)
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1.3 Marr的视觉理论框架
1973年,英国的Marr教授应邀在麻省理工学院(MIT)的 人工智能实验室创建并领导一个以博士生为主体的研究小组 ,从事视觉理论方面的研究。
1982年,Marr 首次从信息处理的角度综合了图像处理、心 理物理学、神经生理学及临床神经病学等方面已取得的重要 研究成果,提出了第一个较为完善的视觉系统框架,使计算 机视觉研究有了一个比较明确的体系。
AOI工业检测应用范例
在汽车制造业中的应用
CAuirbstuosmGeerr:many Application: AM3e4a0suDroeomreOnpt ening
31
在汽车制造业中的应用
CBMusWtoUmSeAr: Application: XM5eMasausrteemr Menotdel
据(二维图像数据)到最终对三维环境的表达经历了三个阶段 的处理。
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1.3 Marr的视觉理论框架
第一阶段(早期阶段):将输入的原始图像进行处理,构成所 谓“要素图”或“基元图”(primary sketch)。基元图由二 维图像中的边缘点、直线段、曲线、顶点、纹理等基本几何 元素或特征组成。
第二阶段(中期阶段): 在以观测者为中心的坐标系中, 由基元图恢复场景可见部分的深度、法线方向和轮廓等, 包含了深度信息,但不是真正的三维表示。Marr称为对 环境的2.5维描述(2.5 dimensional sketch),即部分 的、不完整的三维信息描述。
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AOI工业检测应用范例
recognition: face
fingerprint
License Plate Recognition
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AOI工业检测应用范例
AOI于玻璃基板切割应用
(a)
(c)
(a)正常切割道状况 (b)切割道偏移 (c)切割道偏移及崩陷
(b)
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AOI工业检测应用范例
IC脚位检测
执行计算的策略是什么? 表示与表示之间的变换 是什么?
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1.3 Marr的视觉理论框架
计算理论层次: 在这个层次上,视觉系统输入是二维图像,输出则是三
维物体的形状、位置和姿态,视觉系统的任务就是研究如何 建立输入输出之间的关系和约束,如何由二维灰度图像恢复 物体的三维信息。
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1.3 Marr的视觉理论框架
视觉包括:视觉信息的获取、传输、处理与理解的全过程。
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1.1 计算机视觉与机器视觉
何谓机器视觉 (Machine Vision) ?
机器视觉:计算机视觉在工业及生产制造中的 运用。 自动光学检测:机器视觉运用在生产制造中的 检测(Automatic Optical Inspection, AOI)
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AOI工业检测应用范例
热影像检测
AOI工业检测应用范例
电子产业文字辨识应用
IC表面温度变化的红外线影像图。棕色代表较 高温,蓝色代表较低温。
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LCD字形辨识与检测
零件上刻印字符
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AOI工业检测应用范例
LCD Inspection
AOI工业检测应用范例
PCB Inspection:
To ensure that components are present and at the correct orientation on a PCB.
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在汽车制造业中的应用
CMuMsCtomer: APapnpelicl aMtieona:surement
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在汽车制造业中的应用
在汽车制造业中的应用
CHousntdoamer: ARMepeapall-isctuiamreteimonSee:natt
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AOI工业检测应用范例
星载天线面形检测
CVWustomer: ACmpoepmalispcualretetimoenec:natr
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AOI工业检测应用范例
AOI于IC封装打线应用
AOI工业检测应用范例
在飞机制造业中的应用
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AOI工业检测应用范例
在飞机制造业中的应用
CAuirbstuosmer: AAMp3e8pa0liscuMareatimnounef:natcsturing
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AOI工业检测应用范例
在飞机制造业中的应用
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在汽车制造业中的应用
CMuMsCtomer: APapnpelicl aMtieona:surement
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CBMusWtoUmSeAr: Application: XM5eSaidsuerePmaneenlt
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在汽车制造业中的应用
CBMusWtoUmSeAr: AZM3pepMaliascusarteteimor nMe:ontdel
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AOI工业检测应用范例
雷达天线面形检测
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AOI工业检测应用范例
雷达天线面形检测
CNAruRrasAtyOo(mVVeLeArr:y) Large ASuprpfaliccaetimone:asurement
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AOI工业检测应用范例
雷达天线面形检测
CVeusrtteoxmer: ASuprpfaliccaetimone:asurement
视觉测量:机器视觉应用于空间几何尺寸的精 确测量与定位
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1.2 计算机视觉的应用
AOI定义(广义)
广义的AOI设备为结合光学感测系统、信号处理系统及分析 软件,应用层面可有: 宇宙探测: 太空计划。 遥测: 航空遥测、卫星遥测。 生物医学: X射线成像、同位素成像、超音波成像。 工业生产: 生产质量检测。 安保系统: 指纹比对、字形辨认(笔迹)、人像比对、文件识 别。 视觉控制: 机器人控制、无人驾驶汽车。 多媒体技术:A OI教学、美工广告、大众传播。
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AOI工业检测应用范例
AOI于瓶装产业应用
保特瓶口尺寸检测
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AOI工业检测应用范例
AOI于逆向工程应用
三维影像测量
AOI工业检测应用范例
AOI于微纳米三维结构测量
MEMS
LCD
BEF and CF Thin Films
Light Guide Plate
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工业生产线
工业生产线
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工业生产线
3
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1.1 计算机视觉与机器视觉
何为计算机视觉(Computer Vision) ?
用摄像机获取图像并将其转换成数字信号,用计算机实现对 视觉信息处理的全过程。
人眼与摄像机的比较
图像传感器 光源
光学镜组
定位
测量
跟踪
辨识 5
1.1 计算机视觉与机器视觉
人类是通过眼睛和大脑来获取、处理与理解视觉信息的。 周围环境中的物体在可见光照射下,在人眼的视网膜上形 成图像,由感光细胞转换成神经脉冲信号,经神经纤维传 送入大脑皮层进行处理与理解。
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广义AOI应用范例
宇宙探测
广义AOI应用范例 生物医学
(a)
(b)
(a)为经太空望远镜拍摄传回地面的玫瑰星云影像图
(b)为太阳日珥影像图
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(a)
(b)
(a)为影像技术于生医科技上在人体眼球检验的应用。 (b)为利用影像技术于生物细胞检验上的应用。
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广义AOI应用范例 生物医学
广义AOI应用范例
气象遥测
金像检测 橡胶/塑料制品:保特瓶口尺寸检测、制品颜色分类检测 食品加工/包装业:瓶内液位高度、异物或灰尘检测、包装印刷辨
识、打印字形及零件编号检测与识别 纺织皮革工业:表面针织纹路检测、色差检测、皮革表面特性检测 汽车工业:陶轴裁切定位、零件涂黄油检测、白车身检验 家电/办公:产品外壳印刷检测、1维/2维条形码辨识 安保/监视系统:人像特征辨识、指纹辨识等
照明系统---光源选择 摄像系统---镜头、
CCD(Line&Area)、影像采集卡 机电控制系统---照明、摄像曝光、
定位平台 图像处理与分析系统—包括硬件
处理系统和软件处理系统,完成 影像前处理、3D重建、图形辨识 (Pattern Recognition)
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1.3 Marr的视觉理论框架
第三阶段(后期阶段):在以物体为中心的坐标系中,由 输入图像、基元图、二维半图来恢复、表示、识别三维物 体的过程。 从各种不同角度去观察物体,观察到的形状都是不完整 的。人脑中不可能存有同一物体从所有可能的观察角度看 到的物体形象,以用来与所谓的物体的2.5维描述进行匹配 与比较。 2.5维描述必须进一步处理以得到物体的完整三维描 述,而且必须是物体本身某一固定坐标系下的描述。
CAuirbstuosmer: AAMp3e8pa0liscuMareatimnounef:natcsturing
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AOI工业检测应用范例
在飞机制造业中的应用
CAuirbstuosmer: Application: AMM3ae8an0usufarecmtuerinntgs
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AOI工业检测应用范例
地图遥测
(a)
(b)
(a)为利用超音波与影像分析技术与生物肿瘤检验的应用。 (b)为人体计算机断层扫瞄的影像图文件。
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(a)
(b)
(a)为太空卫星侦测到的台风眼及外围环流彩色影像图 (b)为Google Earth所拍的台大地图
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广义AOI应用范例 数字文化产业应用
广义AOI应用范例 数字文化产业应用
(a)
(b)
(a)为画作原始影像图。(b)为画作经图像处理后还原影像原始风 貌使清晰度等较明显的影像图。
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广义AOI应用范例 3D轮廓扫瞄数字博物馆
height of gantry: weight of gantry:
ຫໍສະໝຸດ Baidu7.5 meters 800 kilograms
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AOI定义(狭义)
狭义的AOI设备为目前急需于工业上使用的,如: IC及一般电子业:PCB、BGA、LCD屏幕、被动组件形状脚位及
表达与算法层次: 进一步回答如何表达输入和输出信息,如何实现计算理论所
对应的功能的算法,以及如何由一种表示变换成另一种表示。
硬件层次: 解决用硬件实现上述表达和算法的问题,比如计算机体系结
构及具体的计算装置及其细节。
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1.3 Marr的视觉理论框架
二、视觉信息处理的三个阶段 将系统分为自下而上的三个阶段,即视觉信息从最初的原始数
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1.3 Marr的视觉理论框架
一、三个层次 从信息处理系统的角度出发,认为对此系统的研究应分为三 个层次:计算理论层次、表达与算法层次、硬件实现层次。
计算理论
表达与算法
硬件实现
计算的目的是什么?
为什么这一计算是合适 的?
如何实现这个计算理论? 在物理上如何实现这些 表示和算法?
输入、输出的表示是什 么?
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CAArnuetsectonibmnoaer3:05m ASuprpfaliccaetimone:asurement
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AOI工业检测应用范例
AOI于光电产业应用范例
Fiber connector Ferrule
Light Guide Plate
CD tracks
Alignment of optical switch
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