目錄
1、工業機器視覺系統構成
2、工業機器視覺系統開發過程
在說到機器視覺系統時候，各位可能會對：機器視覺（machine vision）、圖像處理（image processing）以及計算機視覺（computer vision）這三個概念感到困惑。
機器視覺、圖像處理以及計算機視覺是既互相交叉又有差別的幾個概念。
機器視覺則主要是指工業領域視覺的應用研究，例如自主機器人的視覺，用于檢測和測量的視覺系統等。它通過在工業領域将圖像感覺、圖像處理、控制理論與軟體、硬體緊密結合，并研究解決圖像處理和計算機視覺理論在實際應用過程中的問題，以實作高效的運動控制或各種實時操作。
圖像處理是指用計算機對圖像進行複原、校正、增強、統計分析、分類和識别等加工，以達到所需結果的技術和過程，它通常是機器視覺中必不可少的階段（日常生活中圖像處理常常指對圖像的藝術化，與工業領域的圖像處理的概念稍有差别)。
計算機視覺的研究很大程度上是針對圖像内容的視覺理論研究。它的研究對象主要是映射到單幅或多幅圖像上的三維場景，例如三維場景的重建等。
工業環境下，機器視覺系統通常包含：光源、光學傳感器、圖像采集裝置、圖像處理裝置、機器視覺軟體、輔助傳感器、控制單元和執行機構等，這些軟、硬體關聯共同完成機器視覺系統承擔的任務。典型工業視覺系統結構如下圖所示：
光源是機器視覺系統的重要組成部分，它作為輔助成像裝置，為機器視覺系統的圖像擷取提供足夠的光線，光源的設計和選取往往直接決定機器視覺系統設計的成敗。
光學傳感器（如CCD錄影機）負責将外部場景轉換為電信号。
圖像采集裝置（如圖像采集卡)可以将來自光學傳感器的信号轉換成一定格式的圖像資料流，傳送給圖像處理裝置。
圖像處理裝置（如PC或其他嵌入式硬體裝置）上運作有機器視覺軟體，可以對圖像資料進行分析、處理并發送控制指令。
控制指令經由數字I/O卡發送給控制單元（如PLC)後，由控制單元綜合輔助傳感器傳回的資訊，控制執行機構做出相應的動作。
例如，PCB分揀機器視覺系統，在充足光源的照射下，CCD錄影機将生産線上的PCB圖像轉換為電信号，并經由插在PC中的圖像采集卡将其轉換為數字圖像。計算機中的機器視覺軟體可以對采集到的圖像進行分析、處理以檢查PCB是否符合品質要求。如果發現PCB中缺少元件，則經過數字IO卡向PLC發出一個信号，通知它控制機械手拿出該PCB。此時PLC會綜合輔助定位傳感器，檢查PCB的位置，控制機械手準确地抓取有品質缺陷的PCB，進而達到分揀的目的。
工業機器視覺系統項目的開發過程包括：需求分析以及系統設計後的軟、硬體選型、軟體開發、測試與驗證、系統內建驗收以及最終的試運作幾個主要階段，如下圖所示：
軟、硬體選型階段，開發人員将對使用者的需求進行細化，并分析各個子系統的詳細需求，然後根據詳細需求中的各種名額，确定建構機器視覺系統所需的軟硬體。如果項目工期比較緊張，或者在項目初期使用者的需求還不能完全确定，則可以先與使用者确定采購周期較長的軟硬體相關功能需求和名額，以便盡早開展采購工作。
搭建機器視覺軟體開發平台階段，通常先在實驗室将關鍵硬體連接配接在一起，建構一套系統的原型機，并在PC上安裝機器視覺軟體開發包，開發并驗證各種算法。
軟體開發完成後，還需要在現場對其進行實地測試。當然在這之前需要在現場按照設計安裝搭建最終的機器視覺硬體系統，此後進行整個系統的內建測試，驗證系統的功能是否完善，實時性、可用性等性能是否達标，并在客戶驗收後進入系統的試運作。值得一提的是，無論在原型機還是最終的硬體系統的搭建過程中，都需要根據系統的成像情況，對出現的畸變和投影誤差等進行多次校正。
機器視覺軟體直接決定機器視覺系統的功能和性能，它是整個機器視覺系統中最為重要的部分。機器視覺軟體通常由“圖像操作與增強"、"圖像分割與分析"以及“特征識别與機器決策"等主要部分組成。
圖像操作與增強部分用于對采集到的圖像進行初步分析、變換和預處理，以便後續快速分析并提取目标特征，如對圖像進行幾何變換、時域濾波、頻域濾波操作等。
圖像分割與分析部分用于對預處理後的圖像進行形态學處理或分割，以便提取機器視覺系統需要識别或檢測目标的特征。
特征識别與機器決策部分則基于各種目标的特征進行最終測量、計算或對目标進行分類。
由于機器視覺軟體的最終目的是通過對采集到的圖像進行預處理、分析、特征提取後做出決策，是以，機器視覺系統往往還包括基于機器視覺軟體運作結果，控制外部機械手臂或其他執行機構動作的指令子產品，并以機器視覺軟體為核心，構成一套完整的自動控制系統。