機器視覺模型的準確性是幫助您的產品在市場上取得成功和可靠的最重要因素之一。為此，您必須擁有能夠提供高質量圖像的強大圖像采集組件。組織制造流程的速度和總體吞吐量通常取決于機器視覺系統(tǒng)的速度。

然而，許多用戶仍然發(fā)現機器視覺系統(tǒng)不準確且效率低下。系統(tǒng)在實驗室中處理樣品時效果很好，但無法滿足生產線上的精度要求。造成這些差異的原因之一是在實驗室中構建系統(tǒng)并試圖將其直接移植到制造環(huán)境中。這就是這種方法無法產生理想結果的原因，其原因在于圖像采集過程。

什么是圖像采集？

在圖像處理和機器視覺中，圖像采集是從源（通常是相機、傳感器等硬件系統(tǒng)）檢索圖像的操作。這是工作流程序列中的第一個也是最重要的步驟，因為如果沒有圖像，系統(tǒng)就無法進行實際處理。系統(tǒng)獲取的圖像通常完全未經處理。

為什么圖像采集很重要？

在圖像采集過程中，來自物體的入射光能通過對特定類型能量敏感的傳感器組合轉換為電信號。這些微小的子系統(tǒng)協同工作，為您的機器視覺算法提供最準確的物體表示。

雖然傳感器系統(tǒng)和攝像機主要依賴于現有的技術，但用戶可以完全控制照明。

在圖像處理中，它被定義為從某個源（通常是基于硬件的源）檢索圖像以進行處理的操作。這是工作流程中的第一步，因為沒有圖像，就不可能進行任何處理。

以下是主要的圖像采集組件：

扳機

通常，現代成像和視覺應用采用觸發(fā)式圖像拍攝。工業(yè)相機中的傳感器主要采用連續(xù)曝光，因為它們沒有像單鏡頭反光相機那樣的機械快門。

在現代成像和視覺應用中，觸發(fā)式圖像拍攝是一種常見的做法。這種方式允許相機在接收到特定的信號（如外部觸發(fā)信號）時進行圖像捕捉，而不是持續(xù)不斷地進行拍攝。觸發(fā)式拍攝對于需要精確控制拍攝時機的情況非常有用，例如在高速運動物體的捕捉、精確測量等場景中，可以確保捕捉到最關鍵或最期望的瞬間。這種方式有助于提高圖像的質量和效率，減少不必要的圖像數據，從而節(jié)省存儲空間和處理時間?1。

在工業(yè)相機中，傳感器主要采用連續(xù)曝光方式。連續(xù)曝光意味著相機不斷地或按照設定的速率進行圖像的采集和曝光，這種方式適用于需要實時監(jiān)控或連續(xù)數據采集的應用。工業(yè)相機通常具有較高的分辨率和幀率，能夠處理復雜的工業(yè)環(huán)境和快速的運動物體，提供實時的視覺反饋和數據收集。

完全自由運行的相機會永久讀取來自傳感器的輸入。在“圖像查詢”時，當前圖像會被完全捕獲。此后，開始新的圖像采集，然后將完全捕獲的圖像傳輸到PC。傳感器、PLC和手動操作按鈕可以執(zhí)行這些圖像查詢。觸發(fā)器還取決于您在系統(tǒng)中安裝的相機類型。

相機

在機器視覺系統(tǒng)中，相機負責從場景中獲取光信息，并使用CMOS或CCD傳感器將其轉換為數字信息（即像素）。傳感器是任何機器視覺系統(tǒng)的基礎。系統(tǒng)的許多關鍵規(guī)格與相機的圖像傳感器相對應。這些關鍵方面包括分辨率、傳感器容納的像素行數和列數。分辨率越高，系統(tǒng)收集的數據就越多，對環(huán)境差異的判斷就越準確。然而，數據越多，處理就越多，這會嚴重限制系統(tǒng)的性能。

根據圖像格式，相機主要可分為以下三種類型：

2D相機

3D相機

高光譜相機

根據采集類型，攝像機可分為兩大類：

線掃描相機

區(qū)域掃描相機

雖然攝像頭和傳感器至關重要，但僅靠它們不足以捕捉圖像。

光學

光源發(fā)出的光必須通過傳感器上的鏡頭充分聚焦，才能以最大清晰度捕捉圖像。鏡頭應為視覺系統(tǒng)提供適當的工作距離、圖像分辨率和放大倍數。要精確校準放大倍數，必須知道相機的圖像傳感器尺寸和所需的視野。一些最常用的鏡頭包括：

標準分辨率鏡頭

這些鏡頭經過優(yōu)化，可實現無限遠聚焦，并且失真和暈影較少。

微距鏡頭

它們是根據相對于相機傳感器的放大倍數來指定的，它們針對可忽略不計的失真的“特寫”進行了優(yōu)化。

高分辨率鏡頭

這些鏡頭比標準分辨率鏡頭性能更佳，適用于精確測量應用。

遠心鏡頭

這些是特殊的鏡頭，無論物體距離多遠，都不會產生失真，并且能夠產生具有恒定放大倍數的圖像。

照明

照明可以說是機器視覺系統(tǒng)中最重要的因素。照明應為所有可見物體表面提供均勻的照明。照明系統(tǒng)的設置應避免眩光和陰影。光譜均勻性和穩(wěn)定性是關鍵。

還需要考慮環(huán)境光和白天。在背光、明場照明、掠射、低角度線性陣列和暗場照明等技術之間，可以使用多種照明技術。具有最高對比度的技術可顯著提高機器視覺系統(tǒng)的效率。

結論

上述圖像采集組件是圖像采集系統(tǒng)的一部分。整個圖像采集過程的目標是創(chuàng)建機器視覺算法可用的圖像。成像系統(tǒng)的質量在很大程度上決定了機器視覺系統(tǒng)的成功與否。