前言
       计算机视觉的应用大致上可以分成定位、量测、识别、缺陷检测四大类，其中以定位的应用最为广泛。机器视觉系统可以用来检视主机板上的电子组件，也可以用来控制机械手臂，在机械手臂上加装CCD，利用影像辨识的定位，带动机械手臂来做病毒研究、药物混合等一些高危险性的医疗研究。除了精准之外，对人类的生命也比较有安全保障。
       影像定位后的坐标转换
       市面上影像比对的函数库(Library)很多，使用者可以自行选用合适的函数库。以下所提的系统采用Euresys公司开发的eVision EasyMatch控制工程网版权所有，这是一种基于灰度相关性的图像匹配函数库，速度非常快，而且能够达到次像素(sub-pixel)精度的匹配结果。对于旋转、比率变化(缩/放)和平移等，都能精确找到模板图像(Golden Image)的位置。故本文仅对影像

图1 坐标位移示意图
 
图1是坐标位移的示意图。
● 坐标旋转
(1)将(X1,Y1)转换成极坐标→ (X1,Y1) = (R1CONTROL ENGINEERING China版权所有,θ1)
其中，R1 = √X12 + Y12
θ1 = arctan( Y1 / X1 )，即反正切函数
(2)θ2 = θ1 + θ，其中，θ= 表示旋转角度
得出 X2 = Cos (θ2) * R1
= Cos (arctan(Y1/X1)+θ) *
√X12 + Y12
Y2 = Sin(θ2) * R1
= Sin(arctan(Y1/X1)+θ) *      √X12 + Y12
 

图2 坐标旋转的示意图
图2是坐标旋转的示意图。
● 坐标位移+旋转
遇到同时发生坐标位移和旋转时，先计算位移，再套用旋转的公式，即可算出最后的结果。
下面介绍如何设计出结合“机械运动”与“计算机视觉”的自动化定位系统。
基本架构
● GEME-3000主控制器：含HSL控制卡，安装Windows XP操作系统
● 3-Axis定位平台：三菱伺服马达+滚珠螺杆
● 运动控制器：HSL-4XMO控制模块
● 计算机视觉组件：使用IEEE 1394 CCD采集影像，利用Euresys eVision的EasyMatch进行影像比对(Pattern Match)，作定位偏移的补正计算。
完整的实际系统如图3所示。
 

图3 系统架构实机图
系统校正
● Mitsubishi驱动器调校：10 000 pulse/roll，即运动控制卡送出10 000个脉波，马达会转一圈。
● 滚珠螺杆的螺距vs. Pulse/Roll：如，螺距=10mm/roll，10 000 pulse/roll意味着1μm/pulse，即每发出一个脉冲，螺杆会前进1μm。
● F.O.V.(Field of View)的选定：F.O.V.要大于定位点的大小www.cechina.cn，太小则导致可接受的“初步定位”误差变小；太大则导致因定位点影像太小，影像定位误差大。
● CCD工作距离的选定：工作距离要大于打孔顶针，以免对焦时打孔顶针撞到工件。当F.O.V.及工作距离确认后，即求出镜头和延伸环。
教导作业
● 启动系统3轴回到初始位置，待3轴回定位后，再由人工将工件置于3轴之定位平台上并作“初步定位”；
● 手动控制Z轴缓慢下降，使其接近定位平台上方(约0.5～1.0mm）；
● 手动控制X/Y轴，使打孔顶针刚好在工件第一个孔位上方；再将Z轴缓慢下降，使其插入第一个孔位内。如定位不准，可以手动移动工件CONTROL ENGINEERING China版权所有，使其定位更准确。
● 精确定位后控制工程网版权所有，将Z轴上升至CCD的实时影像可看到完整“定位点”后，执行图4所示的流程图。
 

图4 图像处理软流程图
自动定位
● 由人工将工件置于3轴定位平台上，作“初步定位”后并启动本系统；
● 系统会驱动3轴定位平台将CCD移至定位点上方(2个不同位置)，取像并利用已“教导R