淺談機器視覺技術發展及應用

高峰 王富東

摘 要：在光電技術迅猛發展的背景下，出現了用機器替代人眼發揮識別功能的技術，也就是機器視覺技術。這樣的先進技術手段具備高度自動化、精準化以及便捷安全的突出優勢，也因此促進了這一技術在諸多領域中的實踐應用。本文首先對機器視覺技術及其發展情況進行簡要概述，之后著重對機器視覺技術的主要應用領域與應用方法進行說明，以期為機器視覺技術的大范圍普及推廣創造良好條件。

關鍵詞：機器視覺技術;發展;應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.130

1 機器視覺技術發展概述

視覺是人獲知外界事物多元信息的一個重要渠道，會將獲得的信息傳入大腦，由大腦結合人類知識經驗處理分析信息，完成信息的識別。機器視覺顧名思義是用機器模擬人類視覺，從圖像或者圖像序，識別檢測實際生活中三維物體的形態及其運動情況。和人類視覺相比，機器視覺具備很多優勢，比方說機器視覺不會出現視覺疲勞，同時機器視覺技術功能比人類視覺的速度和精準度更高;機器視覺技術可以在諸多檢測技術如紫外線、超聲波等的支持之下檢測到人類視覺但沒有辦法檢測得到的事物。

2 機器視覺技術的主要應用領域分析

2.1 機器視覺技術在制造業的應用

機器視覺技術在制造業中有以下幾個主要應用領域：第一，精密測量。在制造業的生產活動當中，對零件進行精密測量是必不可少的一個工作環節。機器視覺監測體系基本是由攝像頭、計算機處理和光學系統幾部分構成的。先是用光源發射平行光束照在零件被檢測部位上，被檢部位輪廓用纖維光學鏡成像，由計算機進行圖像處理，獲得被測部位輪廓位置信息。在被測零件出現位移以后，機器視覺系統兩次測量邊緣輪廓位置，位移是兩次測量結果的差值。假如是在同一圖像當中的兩條平行邊緣輪廓的話，輪廓差值是位置差值。第二，產品特征檢測。機器視覺技術可利用產品特征檢測在批量生產模式當中精準高效檢測產品質量。其一是從產品空間特征著手進行檢測，也就是檢測產品尺寸與形狀是否能夠達到合格標準;其二是檢測產品表面特點，也就是通過檢測產品表面劃痕、裂紋、磨損、粗糙度、紋理等劃分產品質量;其三是檢測產品結構特點，檢驗產品是否缺少零件或摻有多余雜質。第三，機器人研究。機器視覺技術應用于機器人的制造和研究，能夠給機器人建立視覺系統，提升其智能化與自動化水平。

2.2 機器視覺技術在農業中的應用

農業現代化水平在不斷提高，呼吁大量先進科技在農業領域的應用，而機器視覺技術就是農業改革發展中不可或缺的技術力量。機器視覺技術在農業中的應用主要體現在：第一，應用于土壤檢測，給農作物種植提供根據。機器視覺技術可以對目標物的圖像信息進行有效的分析判斷，提升機器處理速度與效率。收集農產品的信息常常利用CCD照相機或攝像機，同時和紅外光譜或高光譜信息進行整合完成信息收集，給信息處理工作打下基礎。通過把計算機視覺技術和近紅外光譜結合起來，能夠迅速檢測出土壤的含水率，檢測不同地點土壤成分，更好的選擇要種植的農作物種類。第二，應用于農作物生長參數的獲取。機器視覺技術在圖像處理和算法識別方面有著很強的精準度，通過選取恰當算法的方式可以給精準獲得自然環境之下農作物的多方面生產參數提供重要參考。第三，可以提高農業機器人的智能化水平，使其順利完成農產品采摘、分類、包裝、管理等活動。

2.3 機器視覺技術在汽車業的應用

汽車行業是如今發展速度很快的一個行業，也是計算機視覺技術應用的一個主要領域，現如今已經逐步和汽車生產制造的多個環節結合起來，給汽車智能化發展提供了巨大助力。就拿檢測汽車零部件尺寸與外觀質量來說，過去檢測方法耗費過多的人力物力，而結果的精準度和產品的合格率也得不到保障，但是在有了機器視覺技術發揮檢測作用，顯著提升了檢測效率和精確程度。機器視覺技術在汽車業的應用主要體現在：第一，應用于3D四輪定位。機器視覺技術在汽車3D四輪定位儀的開發和產品研發當中有著顯著應用價值，是其中的關鍵技術，而且設計精度水平很高。第二，應用于汽車整車與零部件自動檢測。比如，運用帶有雙光源光路的機器視覺系統得到活塞表面圖像信息，并選取恰當軟件平臺處理數字圖像信息，能夠一次性檢測汽車所有活塞重點項目;以機器視覺技術為核心的汽車門鎖自動檢測系統可以提升門鎖檢測效率與精度，保證經濟價值;通過對以機器視覺技術為基礎的汽車連桿裂解槽檢測法的應用，消除人工檢測的誤判和漏檢問題。第三，應用于汽車產品裝配加工。機械產品裝配、新能源電池模塊焊裝等都能夠對機器視覺技術進行應用。第四，應用于汽車智能駕駛。現如今汽車智能駕駛的研究在不斷深入，而機器視覺技術是智能駕駛真正得以落實的核心技術，為車輛的智能駕駛提供強有力的信息支撐。

3 機器視覺技術未來發展趨勢

在未來機器視覺技術會進一步擴大優勢功能，彌補當前技術發展和應用當中的不足，接下來從以下幾個角度著手分析其未來發展趨勢：第一，統一開放標準是其發展的動力所在。在未來基于機器視覺技術的產品應逐漸依照國際統一標準來進行衡量判斷，而在我國自動化開放程度逐步提升的背景下會促進機器視覺技術走開放性發展道路，逐步和國際接軌，推動機器視覺整個行業的長足進步。第二，嵌入式產品會逐步替代板卡式產品。未來機器視覺會逐步趨于依靠PC技術，而且和數據采集等控制與測量的集成會更加緊密。由嵌入式產品替代板卡式產品正在持續增長，而徹底替代是必然趨勢。其重要原因是在計算機與微電子技術手段的迅猛進步之下，嵌入式系統將會更大范圍的推廣應用，特別是在低功耗技術優勢的發揮之下將會得到人們的關注。除此以外，嵌入式操作系統主要運用的是高級語言，其優勢是能夠提升工作效率、可靠性和可維護性。第三，標準一體化解決方案是其必然發展路徑。機器視覺技術在未來發展當中會更大范圍運用標準化技術，尤其是為滿足自動化企業需求探尋軟硬一體化解決方案，推動機器視覺技術高端化發展與應用。

參考文獻：

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