机器视觉系统选型教材-ppt课件.ppt

1、内部交流，不得外传机器视觉光学系机器视觉光学系统选型培训统选型培训EDC-EQUIP：QC Li1内部交流，不得外传主要内容主要内容q机器视觉概要q机器视觉硬件基础知识介绍q镜头选型指南qCCD选型指南q光源选型指南2内部交流，不得外传第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状q机器视觉（机器视觉（Machine VisionMachine Vision）的引入的引入q机器视觉的概念和相关技术的关系机器视觉的概念和相关技术的关系q机器视觉的主要应用（行业、技术分类）机器视觉的主要应用（行业、技术分类）q机器视觉在国际上的发展（美日欧）机器视觉在国际上的发展（美日欧

2、）q机器视觉的技术范围机器视觉的技术范围q技术层次，软、硬件分类，相关技术技术层次，软、硬件分类，相关技术q机器视觉的产业链和从业者格局机器视觉的产业链和从业者格局第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述第一节第一节 机器视觉综述机器视觉综述3内部交流，不得外传第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状一、一、机器视觉的引入机器视觉的引入q自动化和电脑技术是机器视觉进入工业生产线的关键要素自动化和电脑技术是机器视觉进入工业生产线的关键要素q自动化技术的发展史是机器逐步取代人工的历史自动化技术的发展史是机器逐步取代人工的历史q传感与控制是自动化的主要分支；传感与控制是

3、自动化的主要分支；q人类大脑、四肢、感官和神经分别可以对应人类大脑、四肢、感官和神经分别可以对应CPUCPU、运动控制、传感器和网络。运动控制、传感器和网络。q人类视觉是最后几个被取代的器官之一人类视觉是最后几个被取代的器官之一q在很多情况下人类视觉越发不能满足要求在很多情况下人类视觉越发不能满足要求q高速、高精、超视、微距，高速、高精、超视、微距，q客观、无疲劳、环境限制等。客观、无疲劳、环境限制等。第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）4内部交流，不得外传第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外

4、发展现状二、二、机器视觉的概念和相关技术的关系机器视觉的概念和相关技术的关系q机器视觉的通俗定义机器视觉的通俗定义q权威机构怎么说？权威机构怎么说？q机器视觉的本质、特征机器视觉的本质、特征q本质本质q特征特征q机器视觉关联技术机器视觉关联技术q图像处理图像处理q模式识别和辨识模式识别和辨识q其他其他第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述5内部交流，不得外传传统机器视觉系统基本构成传统机器视觉系统基本构成待测目标CCD相机镜 头灯源图像采集卡电脑系统PCI地址总线灯源控制信号相机控制信号及电源模拟图像信号数字图像信号第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一

5、讲：机器视觉概述及国内外发展现状6内部交流，不得外传三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q测量测量q检测检测q定位定位q识别识别第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）7内部交流，不得外传三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q测量测量（如长度测量）（如长度测量）第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概

6、述机器视觉概述8内部交流，不得外传三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q测量测量（如角度测量）（如角度测量）第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述9内部交流，不得外传三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域q机器视觉应用分类机器视觉应用分类m测量测量（如圆弧及半径测量）（如圆弧及半径测量）第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述10内部交流，不得外传三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用

7、领域领域q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q检测检测（如有无检测）（如有无检测）(邮包邮包)第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述11内部交流，不得外传三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q检测检测（如残次品检测）（如残次品检测）第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述12内部交流，不得外传三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q检测检测（如数字统计）（如数

8、字统计）第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述13内部交流，不得外传三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q检测检测（瑕疵检测）（瑕疵检测）第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述14内部交流，不得外传q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q定位定位三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述1

9、5内部交流，不得外传q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q定位定位三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述16内部交流，不得外传三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q识别识别（如读码）（如读码）第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述17内部交流，不得外传三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q识别识别（如（如

10、OCR/OCVOCR/OCV）第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述18内部交流，不得外传q机器视觉应用分类机器视觉应用分类q识别识别（如颜色识别）（如颜色识别）三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述机器视觉培训系列教程（基础入门培训）机器视觉培训系列教程（基础入门培训）19内部交流，不得外传三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域q机器视觉适用的生产环节分类机器视觉适用的生产环节分类q原

11、料、加工原料、加工q组装、测试、包装组装、测试、包装q使用、监控使用、监控第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述20内部交流，不得外传塑料塑料/ /薄膜薄膜食品食品 & & 饮品饮品汽车汽车日用品日用品光纤产品光纤产品三、三、机器视觉的主要应用机器视觉的主要应用领域领域半导体半导体纸张纸张冶金冶金航空航空航天航天通用生产通用生产电子电子医学设备医学设备纺织纺织药品药品第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述21内部交流，不得外传四、四、机器视觉的国际发展

12、现状（美日欧）机器视觉的国际发展现状（美日欧） q机器视觉在国际上的发展阶段，总的规模机器视觉在国际上的发展阶段，总的规模q各国的主要市场、规模和发展趋势各国的主要市场、规模和发展趋势q各国主要的供应商各国主要的供应商q相关组织和机构相关组织和机构q国际机器视觉公司的中国策略和做法国际机器视觉公司的中国策略和做法第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述22内部交流，不得外传五、五、机器视觉的技术范围机器视觉的技术范围q技术层次技术层次q底层基础元件和材料底层基础元件和材料q图像和视觉核心算法图像和视觉核心算法q视觉硬件和系统

13、（含照明）视觉硬件和系统（含照明）q软件开发环境软件开发环境q系统流程系统流程q取像取像 = = 分析分析 = = 结果输出结果输出q部件与系统软、硬件部件与系统软、硬件q照明、光学元件、镜头、相机、图像采集卡照明、光学元件、镜头、相机、图像采集卡q工具软件工具软件q智能相机智能相机q相关技术：相关技术：运动控制、机器人、通讯运动控制、机器人、通讯第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一节第一节 机器视觉概述机器视觉概述23内部交流，不得外传第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状q机器视觉的主要技术趋势和市场趋势机器视觉的主

14、要技术趋势和市场趋势q机器视觉在中国的发展概述机器视觉在中国的发展概述q中国市场的竞争者及其产业链分析中国市场的竞争者及其产业链分析q本土供应商的现状以及生存策略本土供应商的现状以及生存策略q本土供应商面临的机会和威胁本土供应商面临的机会和威胁q用户获得的价值用户获得的价值第二节第二节 国内外发展现状国内外发展现状第二节第二节 国内外发展现状国内外发展现状24内部交流，不得外传六、六、机器视觉的产业链和从业者格局机器视觉的产业链和从业者格局q机器视觉的产业链机器视觉的产业链q基础原创技术提供者；基础原创技术提供者；q软、硬件部件或子系统开发者；软、硬件部件或子系统开发者；q系统集成商或方案提供

15、者；系统集成商或方案提供者；q代理商、零售商；代理商、零售商；qOEMOEM设备、整机开发者；设备、整机开发者；q外围技术合作伙伴；外围技术合作伙伴；q协会、媒体和政府机构；协会、媒体和政府机构；q最终用户；最终用户；q培训、咨询、安装维护等服务提供者。培训、咨询、安装维护等服务提供者。第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第二节第二节 国内外发展现状国内外发展现状25内部交流，不得外传六、六、机器视觉的产业链和从业者格局机器视觉的产业链和从业者格局q机器视觉产业链（直接利益者）机器视觉产业链（直接利益者）厂家最终用户代理商OEM客户系统集成商第一讲：机器视觉

16、概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第二节第二节 国内外发展现状国内外发展现状26内部交流，不得外传六、六、机器视觉的产业链和从业者格局机器视觉的产业链和从业者格局q中国机器视觉产业链的缺失中国机器视觉产业链的缺失厂家最终用户OEM客户系统集成商第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第二节第二节 国内外发展现状国内外发展现状27内部交流，不得外传七、七、机器视觉的主要技术趋势和市场趋势机器视觉的主要技术趋势和市场趋势q机器视觉的机器视觉的技术技术趋势趋势q高速化、高分辨率、彩色高速化、高分辨率、彩色q低功耗、智能化、模块化、傻瓜化低功耗、智

17、能化、模块化、傻瓜化q先进数字网络先进数字网络q特殊应用特殊应用q机器视觉的机器视觉的市场市场趋势趋势q价格下降、使用方便，向中低端应用扩展价格下降、使用方便，向中低端应用扩展q性能提高、可靠性提高，解决复杂高端问题性能提高、可靠性提高，解决复杂高端问题q行业应用增加行业应用增加q分工细化，利润在产业链中的重新分配分工细化，利润在产业链中的重新分配q与相关技术结合更加紧密与相关技术结合更加紧密第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第二节第二节 国内外发展现状国内外发展现状28内部交流，不得外传八、八、机器视觉在中国的发展概述机器视觉在中国的发展概述q机器视觉在

18、中国的几个阶段机器视觉在中国的几个阶段q概念导入概念导入q培育从业者培育从业者q树立样板、教育市场树立样板、教育市场q视觉从业者快速膨胀视觉从业者快速膨胀q行业应用开始加速行业应用开始加速q机器视觉在中国未来几年的展望机器视觉在中国未来几年的展望q开始形成商业模式开始形成商业模式q本土供应商的成长本土供应商的成长q市场较快形成一定规模市场较快形成一定规模q中国特色应用中国特色应用第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第二节第二节 国内外发展现状国内外发展现状29内部交流，不得外传九、九、中国市场的竞争者及其产业链分析中国市场的竞争者及其产业链分析q国际供应商国

19、际供应商q高端视觉供应商高端视觉供应商q中低端视觉供应商中低端视觉供应商q光学元件供应商光学元件供应商q照明以及附件供应商照明以及附件供应商q国际供应商的市场策略国际供应商的市场策略q本地化举措本地化举措q本土供应商本土供应商q板卡、智能相机开发板卡、智能相机开发q软件开发软件开发q系统开发系统开发q应用集成应用集成q代理分销代理分销q生存战略生存战略第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第二节第二节 国内外发展现状国内外发展现状30内部交流，不得外传十、十、本土供应商面临的机会和威胁本土供应商面临的机会和威胁q主要机会：市场快速发展主要机会：市场快速发展q市

20、场快速发展，且层次丰富市场快速发展，且层次丰富q技术逐渐成熟到可接受水平技术逐渐成熟到可接受水平q价格优势明显价格优势明显q服务优势服务优势q主要威胁：主要威胁：我们来得及吗？我们来得及吗？q品牌方面的劣势，建立客户信任需要时间成本品牌方面的劣势，建立客户信任需要时间成本q进口产品大量进入，生命周期缩短，利润下降进口产品大量进入，生命周期缩短，利润下降q外企本地化加速，成本下降，响应加快外企本地化加速，成本下降，响应加快q研发积累方面的差距，创新或领先困难研发积累方面的差距，创新或领先困难q自身资源和能力制约自身资源和能力制约第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展

21、现状第二节第二节 国内外发展现状国内外发展现状31内部交流，不得外传十一、十一、用户期望获得价值用户期望获得价值q更有更有行业针对性行业针对性的解决方案的解决方案q更加更加行业专业化行业专业化的经验积累的经验积累q更好的更好的性价比性价比q更广泛的更广泛的产品配置产品配置方案方案q更紧密的更紧密的合作伙伴合作伙伴关系关系q更有效地提高客户自身产品的更有效地提高客户自身产品的竞争力竞争力第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第一讲：机器视觉概述及国内外发展现状第二节第二节 国内外发展现状国内外发展现状32内部交流，不得外传机器视觉硬件基础知识机器视觉硬件基础知识第二讲第二讲机器视觉培训系列教程机器

22、视觉培训系列教程33内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识q基本概念基本概念q分类分类q成像原理及参数间关系成像原理及参数间关系第一节第一节 工业镜头工业镜头第一节第一节 工业镜头工业镜头内容提要内容提要34内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念一、镜头基本概念(1)成象面成象面工作距离（工作距离（WD）景深（景深（DOV）视野（视野（FOV）后焦面后焦面距离距离第一节第一节 工业镜头工业镜头35内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技

23、术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（2） q视野视野 (FOV) 图象采集设备所能够覆盖的范围，它可以是在监视器上可以见到的范围，也可以图象采集设备所能够覆盖的范围，它可以是在监视器上可以见到的范围，也可以使设备所输出的数字图象所能覆盖的最大范围使设备所输出的数字图象所能覆盖的最大范围.q最大最大/最小工作距离最小工作距离（Work Distance）从物镜到被检测物体的距离的范围，小于最小工作距离大于最大工作距离系统从物镜到被检测物体的距离的范围，小于最小工作距离大于最大工作距离系统均不能正确成像均不能正确成像. .q景深景深（Dep

24、th Of Field）在某个调焦位置上，景深内的物体都可以清晰成像。景深可以用在某个调焦位置上，景深内的物体都可以清晰成像。景深可以用4545度倾角的目度倾角的目标进行标定。一般情况下，只要清晰度能满足要求就可以了。标进行标定。一般情况下，只要清晰度能满足要求就可以了。第一节第一节 工业镜头工业镜头36内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（3）q畸变畸变 几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图象范围内不同位置上的放大率存几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图象范围内不同位置上的放大率存

25、在的差异。几何畸变主要包括径向畸变和切向畸变。如枕形或桶形失真。在的差异。几何畸变主要包括径向畸变和切向畸变。如枕形或桶形失真。第一节第一节 工业镜头工业镜头37内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（4）q镜头接口镜头接口mC-MOUNT镜头的标准接口之一，镜头的接口螺纹参数：镜头的标准接口之一，镜头的接口螺纹参数： 公称直径：公称直径：1“ 螺距：螺距：32牙牙mCSMount是是CMount的一个变种，区别仅仅在于镜头定位面到图像的一个变种，区别仅仅在于镜头定位面到图像传感器光敏面的距离

26、的不同，传感器光敏面的距离的不同，CMount 是是17.5mm，CSMount是是12.5mm。mC/CS能够匹配的最大的图象传感器的尺寸不超过能够匹配的最大的图象传感器的尺寸不超过1“。第一节第一节 工业镜头工业镜头38内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（5）q成像面成像面 可以在镜头的像面上清晰成像的物方平面可以在镜头的像面上清晰成像的物方平面q光圈（光圈（F值）值）/相对孔径相对孔径光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内，表达光圈大小。光圈是一个用来控制镜头通光量装置，

27、它通常是在镜头内，表达光圈大小。用用F值来表示，如值来表示，如f1.4，f2，f2.8 etc. 相对孔径是镜头入瞳直径与焦距的比值，相对孔径是镜头入瞳直径与焦距的比值，与光圈的与光圈的F值是倒数关系。值是倒数关系。q焦距焦距焦距是像方主面到像方焦点的距离。如焦距是像方主面到像方焦点的距离。如16mm, 25mm第一节第一节 工业镜头工业镜头39内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（6）q分辨率分辨率测量系统能够重现的最小的细节的尺寸测量系统能够重现的最小的细节的尺寸常常用每毫米线对来表示，

28、也就是常常用每毫米线对来表示，也就是根据这个镜头能够分辨一毫米内多少对直线。选择镜头的时候必须注意厂根据这个镜头能够分辨一毫米内多少对直线。选择镜头的时候必须注意厂商给出的分辨率的定义方式。商给出的分辨率的定义方式。qlp/mm (line pair per mm) lp/mm是表征分辨率的最简单的指标，但不是最佳指标，最佳的指标是镜是表征分辨率的最简单的指标，但不是最佳指标，最佳的指标是镜头的调制传递函数头的调制传递函数MTF。第一节第一节 工业镜头工业镜头40内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头

29、基本概念（7）q镜头的调制传递函数镜头的调制传递函数MTF第一节第一节 工业镜头工业镜头41内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（8）q镜头的调制传递函数镜头的调制传递函数MTF第一节第一节 工业镜头工业镜头42内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（9）q镜头的调制传递函数镜头的调制传递函数MTFMTF能够同时表征系统重现物方空间的几何和灰度细能够同时表征系统重现物方空间的几何和灰度细节能

30、力，是衡量成像系统性能的最佳方式。节能力，是衡量成像系统性能的最佳方式。对于一个实际的成像系统，细节密集地方的对比度要对于一个实际的成像系统，细节密集地方的对比度要小于细节稀疏位置的对比度小于细节稀疏位置的对比度成像系统中的每个环节都对系统最终的成像系统中的每个环节都对系统最终的MTF产生影像，产生影像，包括滤色片，镜头，图象传感器，后期处理电路等等。包括滤色片，镜头，图象传感器，后期处理电路等等。第一节第一节 工业镜头工业镜头43内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、镜头基本概念（一、镜头基本概念（10）q系统的调制传递

31、函数系统的调制传递函数MTF第一节第一节 工业镜头工业镜头44内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（二、镜头的分类（1）按照按照等效焦距等效焦距分为分为q广角镜头广角镜头 等效焦距小于标准镜头（等效焦距为等效焦距小于标准镜头（等效焦距为50mm）的镜头。特点是最小工作距离短，景的镜头。特点是最小工作距离短，景深大，视角大。常常表现为桶形畸变。深大，视角大。常常表现为桶形畸变。q中焦距镜头中焦距镜头 焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。通常情况下畸变校正较好。焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。通常情况下畸变

32、校正较好。q长焦距镜头长焦距镜头 等效焦距超过等效焦距超过200mm的的镜头。工作距离长，放大比大，畸变常常表现为枕形状畸镜头。工作距离长，放大比大，畸变常常表现为枕形状畸变。变。等效焦距计算方法：等效焦距计算方法： 实际焦距实际焦距43mm 镜头成像圆的直径镜头成像圆的直径第一节第一节 工业镜头工业镜头45内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（二、镜头的分类（2）按照按照功能功能分分q变焦距镜头变焦距镜头 镜头的焦距可以调节，镜头的视角，视野可变镜头的焦距可以调节，镜头的视角，视野可变q定焦距镜头定焦距镜头

33、镜头的焦距不能调节，镜头视角固定。聚焦位置和光圈可以调节镜头的焦距不能调节，镜头视角固定。聚焦位置和光圈可以调节q定光圈镜头定光圈镜头 光圈不能调节，通常情况下聚焦也不能调节。光圈不能调节，通常情况下聚焦也不能调节。第一节第一节 工业镜头工业镜头46内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（二、镜头的分类（3）按照按照用途用途分分q微距镜头（或者称为显微镜头）微距镜头（或者称为显微镜头） 用于拍摄较小的目标具有很大的放大比用于拍摄较小的目标具有很大的放大比q远心镜头远心镜头 包括物方远心镜头和像方远心镜头以及双边远

34、心镜头。包括物方远心镜头和像方远心镜头以及双边远心镜头。第一节第一节 工业镜头工业镜头47内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（二、镜头的分类（4）q关于远心镜头关于远心镜头 远心指的是一种光学的设计模式：系统的出瞳和入瞳的位置在无限远处。远心指的是一种光学的设计模式：系统的出瞳和入瞳的位置在无限远处。第一节第一节 工业镜头工业镜头48内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头的分类（二、镜头的分类（5）q远心镜头特性远心镜头特性 物方远心

35、镜头可以消除透视畸变，像方远心镜头可以获得更好的像面照度的均匀物方远心镜头可以消除透视畸变，像方远心镜头可以获得更好的像面照度的均匀性。性。 第一节第一节 工业镜头工业镜头49内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识二、镜头各个参数间关系（二、镜头各个参数间关系（1）q光圈大通光能力大，光圈光圈大通光能力大，光圈小通光能力小；小通光能力小；q光圈小则景深大，光圈大光圈小则景深大，光圈大则景深小；则景深小；第一节第一节 工业镜头工业镜头50内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技

36、术硬件基础知识二、镜头各个参数间关系（二、镜头各个参数间关系（2）q焦距越大，景深越短焦距越大，景深越短q景深较短景深较短第一节第一节 工业镜头工业镜头51内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识三、镜头各个参数间关系（三、镜头各个参数间关系（3）第一节第一节 工业镜头工业镜头正确曝光所需光量正确曝光所需光量 （相当于桶的容积（相当于桶的容积，正确拍照标准是，正确拍照标准是得到恰好的光量。得到恰好的光量。正确曝光的标准就正确曝光的标准就是用是用 “ “水水”将这个将这个“桶桶”充满）充满）工作距离工作距离 （距离越远，所需（距离

37、越远，所需时间越长）时间越长）光圈光圈 （相当于水龙头开（相当于水龙头开关，开得越大，所关，开得越大，所需时间越短）需时间越短）光线强度光线强度 （相当于水压，水（相当于水压，水压越大，所需时间压越大，所需时间越短）越短）光线光线 （相当于水）（相当于水）正确曝光时间正确曝光时间 （相当于以当前的（相当于以当前的水压、龙头开关大水压、龙头开关大小、距离，将桶装小、距离，将桶装满的时间满的时间52内部交流，不得外传第一节第一节 CCTVCCTV镜头镜头专业摄影镜头专业摄影镜头远心镜头远心镜头价格价格低低中中高高分辨率分辨率低低（20L/MM20L/MM）中中（4080L/MM4080L/MM）高

38、高畸变畸变高高中中低低焦距选择范围焦距选择范围广泛广泛25MM/75MM/50MM25MM/75MM/50MM广泛广泛25MM/75MM/50MM25MM/75MM/50MM狭窄狭窄使用灵活性使用灵活性高高中中低低适合应用适合应用低精度测量低精度测量/ /简单简单检测检测标准精度测量标准精度测量/ /定定位位高精度测量高精度测量/ /纵深纵深测量测量四、四、常见镜头对比常见镜头对比第三讲：机器视觉光学系统选型第三讲：机器视觉光学系统选型53内部交流，不得外传讨论讨论与与答疑答疑第一节第一节 工业镜头工业镜头第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识

39、54内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识q基本概念基本概念q基本结构基本结构q成像原理成像原理q分类与发展趋势分类与发展趋势第二节第二节 工业相机工业相机第二节第二节 工业相机工业相机内容提要内容提要55内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（1）q传感器的尺寸传感器的尺寸 图像传感器感光区域的面积大小。这个尺寸直接决定了整个系图像传感器感光区域的面积大小。这个尺寸直接决定了整个系统的物理放大率。如：统的物理放大

40、率。如：1/3“、1/2”等。绝大多数模拟相机的等。绝大多数模拟相机的传感器的长宽比例是传感器的长宽比例是4:3 (H:V)，数字相机的长宽比例则包括数字相机的长宽比例则包括多种：多种：1:1,16:9,3:2 etc.第二节第二节 工业相机工业相机56内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（2）q物理放大率物理放大率 传感器感光面积于视野的比值，整个参数基本取决于镜头传感器感光面积于视野的比值，整个参数基本取决于镜头q系统放大率系统放大率 最后显示环节上目标的尺寸于实际目标尺寸的

41、比值。系统放大率取决最后显示环节上目标的尺寸于实际目标尺寸的比值。系统放大率取决于物理放大率和显示系统的阐述。对于自动测量和检测系统而言，物于物理放大率和显示系统的阐述。对于自动测量和检测系统而言，物理放大率具有关键的意义。系统放大率仅仅对于需要人机交互进行检理放大率具有关键的意义。系统放大率仅仅对于需要人机交互进行检测的系统有意义测的系统有意义q像素（像素（Pixel =picture+element） 传感器感光面上最小感光单位。传感器感光面上最小感光单位。第二节第二节 工业相机工业相机57内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基

42、础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（3）q分辨率分辨率(Resolution) 模拟制式相机的分辨率取决于传感器上像素的数目以及后期处理电路的质量，模拟制式相机的分辨率取决于传感器上像素的数目以及后期处理电路的质量，数字相机的传分辨率则直接取决与传感器上像素的数目。数字相机的传分辨率则直接取决与传感器上像素的数目。480768640480760574美制美制 RS 170 NormRS 170 Norm欧制欧制 CCIR - NormCCIR - Norm第二节第二节 工业相机工业相机58内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采

43、集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（4）q像素长宽比像素长宽比 指传感器上像素水平和垂直方向节距的比值，对于正方形的象素来说，其指传感器上像素水平和垂直方向节距的比值，对于正方形的象素来说，其比值为比值为1：1。此参数，对于系统的标定有直接影响。此参数，对于系统的标定有直接影响。q快门速度（快门速度（Shutter Speed） CCD/CMOS相机多数采用电子快门，通过电信号脉冲的宽度来控制传感相机多数采用电子快门，通过电信号脉冲的宽度来控制传感器的光积分（曝光）时间。对于一般性能的的相机快门速度可以达到器的光积分（曝光）时间。对于一般性能的的相机快门速度可以达

44、到1/10000-1/100000秒。秒。q帧频帧频率（率（Frame Rate） 相机每秒中能够输出图象的帧数，对于模拟制式相机，这个频率是固定值，相机每秒中能够输出图象的帧数，对于模拟制式相机，这个频率是固定值，对于数字相机，是个可变的值。对于数字相机，是个可变的值。q像素速率（像素速率（Pixel Rate） 相机每秒中能够输出像素的个数，仅仅对于数字相机有意义。相机每秒中能够输出像素的个数，仅仅对于数字相机有意义。第二节第二节 工业相机工业相机59内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相

45、机的基本概念（5）q卷帘快门（卷帘快门（Rolling Shutter） 多数多数CMOS图象传感器上使用的快门，其特征是逐行曝光，每一行的曝光时间图象传感器上使用的快门，其特征是逐行曝光，每一行的曝光时间不一致。不一致。q全局快门（全局快门（Global Shutter） CCD传感器和极少数传感器和极少数CMOS传感器采用的快门，传感器上所有像素同时刻曝光。传感器采用的快门，传感器上所有像素同时刻曝光。第二节第二节 工业相机工业相机60内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（6

46、）q相机扫描方式相机扫描方式m隔行扫描（隔行扫描（ Interlace ）35246第二节第二节 工业相机工业相机61内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（7）q相机扫描方式相机扫描方式 逐行扫描（逐行扫描（ Progressive scan ）35241第二节第二节 工业相机工业相机62内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（8） q异步触发异步触发 通常情况下相机

47、是一帧一帧拍摄的，所以进行高速拍摄的时候最高的同步精度不通常情况下相机是一帧一帧拍摄的，所以进行高速拍摄的时候最高的同步精度不可能超过一帧图像的周期，对于某些支持异步触发的相机，可以在当前帧扫描可能超过一帧图像的周期，对于某些支持异步触发的相机，可以在当前帧扫描尚未完成的情况下，将当前帧抛弃，直接开始新一帧图象的扫描，可以使得告尚未完成的情况下，将当前帧抛弃，直接开始新一帧图象的扫描，可以使得告诉拍摄的同步精度达到一行的扫描周期。诉拍摄的同步精度达到一行的扫描周期。q最低照度最低照度 又称灵敏度，衡量相机对光线敏感程度的指标。通常情况下是指相机获得又称灵敏度，衡量相机对光线敏感程度的指标。通常

48、情况下是指相机获得30最最大输出值时候所需的照度。单位是大输出值时候所需的照度。单位是Lux。q局部扫描局部扫描 多数数字相机支持仅仅输出传感器上某一部分像素，这些像素位于某个矩形窗口多数数字相机支持仅仅输出传感器上某一部分像素，这些像素位于某个矩形窗口内。通过具备扫描可以获得更高的桢频率内。通过具备扫描可以获得更高的桢频率。第二节第二节 工业相机工业相机63内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（9）q传感器的光谱传感器的光谱下面是一个典型的下面是一个典型的CCDCCD图像传感器

49、对于不同光谱的响应曲线图像传感器对于不同光谱的响应曲线。第二节第二节 工业相机工业相机64内部交流，不得外传第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识第二讲：机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识一、工业相机的基本概念（一、工业相机的基本概念（10）q信号格式信号格式模拟图象信号的格式包括：复合视频信号，模拟图象信号的格式包括：复合视频信号，Y/C分离信号，分离信号，RGB分量信号。绝大多数周边设备都能够兼容这些信号格式。分量信号。绝大多数周边设备都能够兼容这些信号格式。通常情况下对于彩色视频信号，通常情况下对于彩色视频信号，Y/C分离传输的方式优于复合分离传输的方式优于复合视频传输的方式，视

50、频传输的方式，RGB分量传输的方式又优于分量传输的方式又优于Y/C分离传输方分离传输方式。式。 数字相机的信号传输格式更为复杂，目前普遍应用的包括：数字相机的信号传输格式更为复杂，目前普遍应用的包括： *IEEE-1394(Fire Wire) *USB2.0 *CameraLink *Ethernet，包括传输未经压缩影像的千兆协议和传输经过压缩包括传输未经压缩影像的千兆协议和传输经过压缩影像的百兆协议。影像的百兆协议。 上述数字相机的传输方式无论是在机械上还是在电气上都是不上述数字相机的传输方式无论是在机械上还是在电气上都是不兼容的。兼容的。第二节第二节 工业相机工业相机65内部交流，不得