深入剖析机器视觉

导读：机器视觉——模拟人类视觉的先进科技

简单来说，机器视觉就是用机器代替人眼来进行测量和判断。这一领域主要由图像的获取、处理和分析，以及输出或显示三部分构成。借助计算机软件，机器视觉模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并最终用于实际检测、测量和控制。

机器视觉系统的核心构成

图像处理单元——模拟大脑的决策过程

图像处理单元是机器视觉的“大脑”，由图像处理软件完成。这些软件包含丰富的图像处理算法，对数字图像进行处理、分析并输出结果。在机器视觉领域，软件的竞争实质上是算法准确性的竞争。优秀的机器视觉图像处理软件能够快速、准确地进行检查，减少对硬件系统的依赖。

光源——打造清晰图像的关键

光源在机器视觉系统中扮演着重要的角色。选择合适的光源是确保系统正常运行的必要条件。其目的是将被测物体与背景明显区分开，以获得高品质、高对比度的图像。

镜头——捕捉图像的关键元件

镜头如同人类的视网膜，是机器视觉系统中的关键元件。它的作用是通过光学成像捕捉图像。镜头的性能由其参数决定，如焦距、工作距离、视场、景深和分辨率等。

相机——捕捉图像的“眼球”

机器视觉相机（如同人类的眼球）负责将镜头捕捉到的图像投影到传感器上，并将这些图像传送到能够进行储存、分析和显示的机器设备上。按照芯片类型，相机可分为CCD相机和CMOS相机。

图像采集单元——连接视觉神经的桥梁

图像采集单元是机器视觉系统中的视觉神经，其中最重要的元件是图像采集卡。它是图像采集部分和图像处理部分的接口，负责接收图像信号并进行数字化处理。

输出单元——实现机器视觉的最终目的

在完成图像采集和处理工作后，输出单元将图像处理的结果输出，并根据结果做出相应的动作，如剔废、报等，并通过人机界面显示生产信息。

机器视觉的应用领域及其优势

机器视觉的应用领域十分广泛，包括工业、科学研究、军事和民用四大领域。其最大的优点是与被观测对象无接触，因此对观测者和被观测者都不会造成任何损伤。机器视觉能够观察人眼无法观察到的范围，如红外线、微波、超声波等。机器视觉还具有无时间限制、高分辨精度和速度等优势。在工业领域，机器视觉广泛应用于仪表板智能集成测试系统、金属板表面自动控伤系统、汽车车身检测系统、印刷质量检测以及流水线生产检测等。

据统计，近80%的工业视觉系统主要用于检测方面，旨在提高生产效率、控制产品质量、采集产品数据等。机器视觉技术为现代工业生产带来了革命性的变革，成为推动工业自动化进程的重要力量。在当下工业发展的浪潮中，机器视觉自动化设备以其卓越的性能和独特的优势，正逐渐替代人工完成重复性的工作。尤其在那些危险的工作环境或人工视觉难以满足要求的情况下，机器视觉的表现更是出色。随着工业4.0的推进，机器视觉行业正迎来前所未有的发展机遇。

作为人工智能领域的下一个前沿领域，机器视觉正承载着全球互联网和半导体巨头们的厚望。从虚拟现实到自动驾驶汽车，再到机器人和智能城市，这些充满未来感的应用领域都离不开机器视觉技术的支持。Facebook、谷歌等科技巨头已经成功开发出开源计算机视觉开发平台，这标志着机器视觉技术的黄金发展时期已经来临。

作为人工智能的核心技术，机器视觉的发展直接影响着无人驾驶、无人机等热点领域的进步。在全球视野下，特别是在工业4.0时代，中国已经成为机器视觉市场的领跑者。根据透明市场研究发布的市场报告，虽然中国的机器视觉起步较晚，但增速却是最快的。预计到不久的将来，机器视觉技术在中国市场将迎来爆发式增长。

中国制造2025的规划也强调了机器视觉在制造业中的关键作用。作为生产过程数据采集的首选技术，机器视觉是数字化转型和工业自动化的关键驱动力之一。与此随着劳动力成本的上升和人口老龄化的趋势，劳动密集型制造业对机器视觉系统的需求也日益增长。中国机器视觉产业联盟估计，中国的机器视觉行业市场潜力巨大，远未饱和。

展望未来，机器视觉替代人工视觉是大势所趋。具有自动化、高效、高精度和非接触等特点的机器视觉技术，将广泛应用于工业、农业、医学、智能交通和航天军工等各个领域。特别是在工业领域，随着技术的不断进步和进口替代的机遇，国内企业将借助机器视觉技术实现业务的爆发式增长。在这个过程中，我们期待的不仅仅是营收的增长，更是利润的巨大增长。随着机器视觉技术的不断发展和应用领域的扩大，我们将见证一个充满机遇和挑战的新时代。