总体上说，机器视觉就是让电子光学系统(摄像头)连接至如计算机等处理单元，以进行图像处理并对相关系统实现控制。换言之，机器视觉系统就是指能够看到目标对象的系统或计算机。受计算机控制的系统可包括生产单元、产品质量控制以及抓放设备等。
　　机器视觉要求什么?
　　机器视觉系统应当包括图像感应器与透镜系统，这通常整体称作摄像系统，可需要通过火线、USB或以太网等电气接口连接到计算机，而计算机则连接至控制设备。
　　a) 摄像头
　　b) 计算机(主机)
　　c) 帧接收器
　　d) 应用软件

　　机器视觉应用需要结合软、硬件才能确保成功工作。选择适当的硬件固然重要，但视觉检查软件则形成了所有机器视觉系统的核心。通常由像素时钟驱动的感应器将由用户通过SPI 或 I2C 接口设置寄存器来配置分辨率、工作速度、增益控制、曝光时间以及集成时间。感应器可输出帧同步和线路同步脉冲以及待处理的数字数据。感应器的电气接口为CMOS，可支持高达 200 MHz 的频率。如果速度更高，则需要 LVDS 接口来实现信号完整性。
　　机器视觉摄像头的典型系统架构为：
　　1 离线处理功能的摄像头

　　在机器视觉系统的上述配置中，包含独立的摄像头CONTROL ENGINEERING China版权所有，它采用业界标准的电气接口，如火线、USB 或千兆以太网等。可单独对摄像头供电，并可通过电气接口将原始数据传送至主机。视频传输既可以是连续帧，也可以是单帧数据，具体取决于应用的需要。单帧捕获与视频传输被称作触发模式，需要外部系统通常以 CMOS 级向摄像头系统发送电子脉冲。摄像头逻辑将启动一个帧集成，并通过电气接口将扫描的数据发送至主机。在某些情况下，原始数据通过总线与同步信号、时钟和数据一起发送给帧接收器等终端数据采集系统。帧接收器在存储器中存储数据，随后可由主机应用软件对数据进行存取以处理和控制。
　　摄像头连接到主机的电气接口包括：
　　1 火线 IEEE 1394 接口
　　2 USB 接口
　　3 自动化图像协会定义的千兆以太网视觉接口 (GigE Vision interface)
　　4 合成模拟视频接口
　　5 LVDS

　　离线处理的一大优势在于，单靠一个主机就能满足摄像头操控与系统控制两者之需。不过，由于视频数据从摄像头每帧传输存在一定的延迟，因此这种处理方式不适用于实时处理的应用，比如器件生产过程中传送带上的产品检查。
　　2 在线处理功能的摄像头
　　近期，DSP 处理器发展非常快，已经具备实时执行复杂算法的计算功能，因此也使得摄像头的在线处理成为可能。此类摄像头包括感应器与 DSP 处理器，二者可通过非粘接逻辑、也可通过某种粘接逻辑连接。DMA 将感应器扫描的视频直接发送至 DSP 存储器，并进行逐帧处理。控制函数的最终结果由处理器在被控制的系统中直接启动控制工程网版权所有，或在主机上作为命令启动。
　　在摄像头中进行视频处理的优势在于，数据处理可实时进行，而且在火线、USB 或千兆以太网接口上没有分组处理的负担。我们可采用字节优化型汇编代码，在时钟频率超过 300 MHz 的 DSP 处理器上加快实时处理速度。
　　图像算法的实时处理对检查应用至关重要www.cechina.cn，例如，能够检查出传送带上移动过快的的器件。一个帧图像的计算完成并采取相应行动后，才可以继续向系统传输下一个图像帧。

　　透镜的选择与要求：
　　高质量透镜与感应器质量同等重要。摄像头是一种电子光学系统，需要光学元件和电子元件协作生成图像。图像模糊问题通常是由透镜选择不当造成的。最佳透镜尺寸和形状取决于焦距，不过对较小的对象距离来说CONTROL ENGINEERING China版权所有，一般使用C 座透镜。如果摄像头需要在高反射环境条件下工作，那么最好选用抗反射膜透镜。整体摄像头的视野覆盖面取决于所需视野的区域、工作距离和透镜。
　　透镜设计/选择的另一关键参数就是最终对象分辨率(单位为毫米或密耳，即千分之一英寸)。
　　如果摄像头用于测量生产环境下的对象尺寸，需考虑以下几个重要参数：
　　1 视野
　　2 感应器分辨率(像素数量)
　　3 图像质量
　　4 视觉工具精确度
　　例如，如果采用 IBIS5-1300 感应器(130 万像素，分辨率为1280(h) X 1024 (v))，工具的精确度为十分之一像素，那么 5 英寸宽、4 英寸高的对象在6英寸 FOV 水平方向上精确度可达到 0.0004 英寸。
　　分辨率：根据视野和最终扫描对象的图像粒度，一般使用 VGA 到百万像素阵列标准。
　　灵敏度：单色或彩色：大多数检查应用可采用单色感应器生成灰度级。典型的应用包括条形码阅读器、指纹扫描仪、制造设备的尺寸测量等。
　　如果质量和生产控制中需要掌握对象的色彩信息，则使用彩色感应器，如辣椒或苹果的分级和分类等。感应器的24位彩色数据可捕获 1740 万种不同的色彩。
　　感应器的参数和选择：
　　就机器视觉应用而言，感应器和摄像头需要支持多种不同的分辨率和帧速率。如果感应器支持可编程特性，那么就能针对各种机器视觉应用增加更多通用摄像头设计。通常支持的特性包括：
　　* 窗口和分辨率选择
　　* 用户可对高帧速率进行编程
　　* 标准电气 CMOS 接口
　　* 低感应器暗漏电流
　　* 宽动态范围
　　必须在工业操作环境内确保可靠性和感应器性能。设备应当是工业级的CONTROL ENGINEERING China版权所有，通常在 0 至 80 摄氏度之间操作。
　　应用：
　　* 引导：采用机器人抓放技术的设备系统
　　* 检查：纹理、表面、商标、组装
　　* 测量：产品部件的物理尺寸、组装部件尺寸
　　* 识别：抓放设备、机器人技术、读取字符、读取代码
　　赛普拉斯半导体为图像感应器提供了高帧速率和用户可选的参数，同时能在工业温度范围内正常工作，因此可理想地用于机器视觉摄像头设计。就 IBIS 和 LUPA 系列感应器而言，帧速率在每秒 30 F至 500 F之内。