1、(1)(1)零件的识别与定位零件的识别与定位领域：工业、农业、领域：工业、农业、航天、军事等航天、军事等1 1、工业检测、工业检测例：双目立体视觉检测系统例：双目立体视觉检测系统 简单视觉的机器人系统简单视觉的机器人系统 自动连接引线、对准自动连接引线、对准芯片和封装；芯片和封装；自动安装部件，自动焊自动安装部件，自动焊接或自动切割加工、自接或自动切割加工、自动浇注系统等。动浇注系统等。视觉检测技术视觉检测技术一、应用一、应用(2)(2)零件尺寸的在线测量零件尺寸的在线测量(3)(3)零件外观及内部缺陷检测零件外观及内部缺陷检测芯片定位芯片定位芯片管脚检测芯片管脚检测钢板厚度的在线测量钢板厚度
2、的在线测量 木料检测原理木料检测原理例：木料检测：缺陷、体积例：木料检测：缺陷、体积(4)(4)产品分类、分组产品分类、分组(5)(5)产品标识、编码识别产品标识、编码识别苹果分级、分色、配色苹果分级、分色、配色商品条码、印鉴、标签商品条码、印鉴、标签“手手-眼眼”定位：定位：两个摄像机两个摄像机-两幅平面图像两幅平面图像-三维场景信息三维场景信息 用于：目标识别、道路识别、障碍物判断、主动导航、自动视觉导航用于：目标识别、道路识别、障碍物判断、主动导航、自动视觉导航 无人驾驶汽车、无人驾驶飞机、无人战车、探测机器人无人驾驶汽车、无人驾驶飞机、无人战车、探测机器人实例：美国实例：美国Sojou
3、rner系列和系列和Rocky系列火星探测移动机器人系列火星探测移动机器人2 2、机器人导航、机器人导航“机遇机遇”号火星车拍摄号火星车拍摄火星土壤的显微照片火星土壤的显微照片“勇气勇气”号火星车号火星车发回的彩色照片发回的彩色照片美国勇气号和机遇号火星探测移动机器人美国勇气号和机遇号火星探测移动机器人3、生物医学图像分析、生物医学图像分析（1）医学临床诊断）医学临床诊断：X射线、射线、B超、超、CT、核磁共振（、核磁共振（MRI）医学影像融合分析医学影像融合分析 细胞个数统计细胞个数统计 CT图像图像 自动检测：染色体切片、癌细胞切片、超声波图象自动检测：染色体切片、癌细胞切片、超声波图象三
4、维人体扫描三维人体扫描（2）生物图像分析：形状、组织切片、染色体配对、细菌、病毒、）生物图像分析：形状、组织切片、染色体配对、细菌、病毒、病原体外形尺寸检测、颜色识别、表面损伤检测以及组织分析病原体外形尺寸检测、颜色识别、表面损伤检测以及组织分析叶片细胞显微放大图片叶片细胞显微放大图片 转基因大豆孢子转基因大豆孢子例：水果分类；发芽土豆；杂草识别例：水果分类；发芽土豆；杂草识别 4 4、遥感图像分析：、遥感图像分析：卫星遥感图像卫星遥感图像-气象卫星（红外成象气象卫星（红外成象-云图云图-气象状况）气象状况）资源卫星（多光谱成象资源卫星（多光谱成象-地质、矿藏、森林、灾害）地质、矿藏、森林、灾
5、害）海洋卫星（合成孔径雷达成象海洋卫星（合成孔径雷达成象-海洋、海浪、海滩）海洋、海浪、海滩）航空摄影图像航空摄影图像-（多目成象（多目成象-大地测量、测绘）大地测量、测绘）交通交通-车辆识别、牌照识别、车型判断、车辆监视、交通流量检测车辆识别、牌照识别、车型判断、车辆监视、交通流量检测安全安全-指纹判别与匹配、面孔与眼底识别、安全检查（飞机、海关）指纹判别与匹配、面孔与眼底识别、安全检查（飞机、海关）监视监视-超市、商店防盗、银行监控，停车场、电梯闭路电视超市、商店防盗、银行监控，停车场、电梯闭路电视6、军事与国防：军事与国防：5、监控、安防、交通管理：监控、安防、交通管理：超低空雷达、超视
6、距雷达、导弹制导、导弹导航、地形匹配、超低空雷达、超视距雷达、导弹制导、导弹导航、地形匹配、单兵作战系统、战场遥测、夜视仪、声纳成象单兵作战系统、战场遥测、夜视仪、声纳成象7、办公与家电：办公与家电：办公设备办公设备-数码复印机、扫描仪、传真机、绘图仪数码复印机、扫描仪、传真机、绘图仪家用电器家用电器-数码摄像机、数码照相机、可视电话、可视门铃数码摄像机、数码照相机、可视电话、可视门铃二、视觉系统的一般构成二、视觉系统的一般构成光源图像卡场景摄像机计算机典型视觉系统典型视觉系统工作原理：工作原理：光光 敏感元件敏感元件 电电（光电元件）（光电元件）光源光源光通路光通路光电元件光电元件测量电路测
7、量电路光光光光电电电电yx1x2传感器：传感器：单目视觉：一个摄像组件（镜头单目视觉：一个摄像组件（镜头+摄像机）摄像机）多目视觉：多个摄像组件（镜头多目视觉：多个摄像组件（镜头+摄像机）摄像机）图像采集部分、图像处理部分、通信和图像采集部分、图像处理部分、通信和I/O部分以及输出和执行机构部分以及输出和执行机构图像采集系统：可视化图像或特征图像采集系统：可视化图像或特征数据数据场景场景镜头镜头光源光源摄像机摄像机图像存储体图像存储体计算机计算机输出输出镜头镜头摄像机摄像机镜头镜头摄像机摄像机控制控制电缆电缆视觉系统流程图视觉系统流程图图像质量好图像质量好 图像处理简单、结果理想图像处理简单、
8、结果理想图像质量差图像质量差 图象处理麻烦、结果不理想图象处理麻烦、结果不理想由由光源、镜头、摄像机、图像采集卡等构成光源、镜头、摄像机、图像采集卡等构成1、眼睛的结构及成像、眼睛的结构及成像人类视觉人类视觉 眼睛眼睛计算机视觉计算机视觉 图像输入系统图像输入系统晶状体晶状体 镜头；视网膜镜头；视网膜 像敏面；像敏面；远物体远物体 晶状体扁平晶状体扁平 屈光能力小屈光能力小 距离大（最大距离大（最大17mm)近物体近物体 晶状体厚晶状体厚 屈光能力大屈光能力大 距离小（最小距离小（最小14mm)物体光谱光谱 -紫外紫外 可见光可见光 红外红外2 2、电磁波谱、电磁波谱可见光谱可见光谱 1 1、
9、光源、光源(1)(1)光源的作用：光源的作用：使视场具有足够照度使视场具有足够照度-整体亮度、突出特征量整体亮度、突出特征量 满足一定的投影关系满足一定的投影关系-位置变化、成像质量位置变化、成像质量满足一定的滤光要求满足一定的滤光要求-区别、对比度区别、对比度 选择：几何形状、照明亮度、均匀度、光谱特性，发光效率、使用寿命选择：几何形状、照明亮度、均匀度、光谱特性，发光效率、使用寿命(2)(2)光源的种类：光源的种类：自然光源自然光源-天体（地球、太阳、星体）、大气天体（地球、太阳、星体）、大气三、图像采集系统三、图像采集系统按发光机理：荧光灯按发光机理：荧光灯、卤素灯、卤素灯、气体放电灯、
10、气体放电灯、发光二极管（发光二极管（LED）、）、激光二极管激光二极管LD 白炽光源：白炽光源：器件：白炽灯器件：白炽灯-钨丝（熔点钨丝（熔点3600K）特点：特点：谱线丰富（可见光谱线丰富（可见光+红外光）红外光）应用：应用：滤色片滤色片 窄带频率光，避免杂光干扰窄带频率光，避免杂光干扰 仪器仪器 气体放电光源：气体放电光源：原理：气体分子激发原理：气体分子激发放电放电 （电弧灯）（电弧灯）器件：碳弧灯、钠弧灯、氙弧灯、水银弧灯器件：碳弧灯、钠弧灯、氙弧灯、水银弧灯特点：功率大，光色接近日光，紫外线丰富特点：功率大，光色接近日光，紫外线丰富应用：强光、色温要求接近日光应用：强光、色温要求接近
11、日光 人工光源：人工光源：卤钨灯卤钨灯-改进的白炽灯（碘、溴）改进的白炽灯（碘、溴）特点特点-亮度高、发光效率高、体积小、成本低亮度高、发光效率高、体积小、成本低发光二极管：发光二极管：激光光源：激光光源：原理：半导体，电致发光原理：半导体，电致发光器件：器件：LED，可见光、红外光，可见光、红外光体积小、功耗低、寿命长、响应快、易于数字控制、体积小、功耗低、寿命长、响应快、易于数字控制、比普通光源单色性好、亮度高比普通光源单色性好、亮度高应用：电路（信号）、仪器面板（提示、报警、状态显示）应用：电路（信号）、仪器面板（提示、报警、状态显示）原理：原理：特点：特点：外界光外界光光原子光原子能级
12、跃迁能级跃迁受激辐射受激辐射光放大光放大谐振谐振辐射激光辐射激光方向性好方向性好-发散角很小发散角很小(约约0.18)，比普通光小，比普通光小23数量级数量级亮度高亮度高-能量高度集中，亮度比普通光高几百万倍能量高度集中，亮度比普通光高几百万倍单色性好单色性好-光谱范围极小，频率单一；光谱范围极小，频率单一；（He-Ne激光激光:=632.8nm,=10-6nm）相干性好相干性好-受激辐射，传播方向受激辐射，传播方向/振动方向振动方向/频率频率/相位一致相位一致 时间相干性、空间相干性均好时间相干性、空间相干性均好 器件：器件：固体激光器固体激光器-体积小，坚固，功率高体积小，坚固，功率高 红
13、宝石、（少用）红宝石、（少用）气体激光器气体激光器-小巧、单色性好、能连续工作、功率小小巧、单色性好、能连续工作、功率小 氦氖、氦氖、CO2液体激光器液体激光器-激光波长可连续调节（范围）激光波长可连续调节（范围）染科染科半导体激光器半导体激光器-效率高、体积小、重量轻、结构简单、功率小、非线性效率高、体积小、重量轻、结构简单、功率小、非线性 特点：特点：LEDLED光源的种类光源的种类（形状）：形状）：面光源面光源-专用专用线光源线光源b.b.按安装方式：按安装方式：光源放在物体的后面光源放在物体的后面 便于安装便于安装 结构光照明：结构光照明：被测物在光源和摄像机之间被测物在光源和摄像机之
14、间 -对比度好对比度好 频闪光照明：频闪光照明：点光源点光源-发光二极管发光二极管背向照明：背向照明：前向照明：前向照明：光源有特定的方向，光束有精确的形状。光源有特定的方向，光束有精确的形状。-光栅或线光源光栅或线光源 畸变畸变 三维形状三维形状高频率的光脉冲高频率的光脉冲 -高速运动物体高速运动物体其中其中LEDLED光源凭借其诸多的优点在现代视觉系统中得到越来越多的应用。光源凭借其诸多的优点在现代视觉系统中得到越来越多的应用。2 2、光学系统、光学系统 成像物镜成像物镜 +光电器件光电器件 照相摄影系统：照相摄影系统：组成：组成：显微系统显微系统NIKON测量显微镜测量显微镜 望远系统望
15、远系统 投影系统投影系统数字式测量投影仪数字式测量投影仪 相当于人眼的晶状体相当于人眼的晶状体没有镜头，摄像机不能采集到任何图像。没有镜头，摄像机不能采集到任何图像。输出被噪声淹没输出被噪声淹没 成像：成像：聚焦：聚焦：变焦：变焦：改变镜头的焦距改变镜头的焦距 -改变成象大小改变成象大小 （人眼所不具备的功能）（人眼所不具备的功能）(1)(1)作用：作用：曝光：曝光：a a、摄影镜头、摄影镜头当镜头成像平面不在摄像机像面上时，输出图像模糊不清当镜头成像平面不在摄像机像面上时，输出图像模糊不清 -调整镜头的位置，改变调整镜头的位置，改变CCDCCD与镜头基准面的距离与镜头基准面的距离 改变光积分
16、时间改变光积分时间/曝光量曝光量-改变灰度（人眼所不具备的功能）改变灰度（人眼所不具备的功能）(2)(2)镜头的主要指标：镜头的主要指标：焦距：焦距：焦距小（短），视场角大，观察范围大，但远处物体分辨不很清楚焦距小（短），视场角大，观察范围大，但远处物体分辨不很清楚焦距大（长），视场角小，观察范围小，很远的物体也能看清楚焦距大（长），视场角小，观察范围小，很远的物体也能看清楚 焦距的大小决定着视场角的大小。焦距的大小决定着视场角的大小。选择焦距：选择焦距：观测范围观测范围 是要观测细节，还是要较大的观测范围是要观测细节，还是要较大的观测范围 焦距的计算：焦距的计算：f=vD/Vf=hD/H 选
17、择比计算值小的固定焦距，则视角还会大一些选择比计算值小的固定焦距，则视角还会大一些 近距离大场面近距离大场面 小焦距广角；远处细节小焦距广角；远处细节 大长焦大长焦焦距大小：几毫米焦距大小：几毫米数米数米光圈：光圈：（光圈指数、光阑系数），表示光通量大小，用（光圈指数、光阑系数），表示光通量大小，用 F 表示，表示，F 数数光圈指数序列的标值：光圈指数序列的标值：1.41.4，2 2，2.82.8，4 4，5.65.6，8 8，1111，1616，2222等，等，安装方式：安装方式：方式方式-C-C式和式和CSCS式两种，差别是镜头和式两种，差别是镜头和CCDCCD像面的距离不同，像面的距离不
18、同，-螺纹连接螺纹连接专用接圈专用接圈-C-C式镜头比式镜头比CSCS式镜头多一个专用接圈的长度，式镜头多一个专用接圈的长度，以镜头焦距以镜头焦距 f 和通光孔径和通光孔径 D 的比值来衡量：的比值来衡量：F=f/D(镜头标明镜头标明)C C式安装座从基准面到焦点的距离为式安装座从基准面到焦点的距离为17.56217.562毫米，毫米，CSCS式安装座从基准面到焦点距离为式安装座从基准面到焦点距离为12.512.5毫米。毫米。镜头上标注镜头上标注 -焦距、光圈焦距、光圈 确定镜头确定镜头光通量与光通量与 F 值的平方成反比关系，值的平方成反比关系，F 值越小，光通量越大。值越小，光通量越大。摄
19、影镜头摄影镜头 -螺距为螺距为1英寸英寸32牙牙，直径为，直径为1 1英寸（英制）英寸（英制）照相镜头照相镜头 -M42-M421(1(直径为直径为42mm42mm，螺距为螺距为1mm）单板式单板式CCDCCD镜头镜头 -M12-M120.5(0.5(直径为直径为12mm12mm，螺距为，螺距为0.5mm0.5mm）(3)(3)镜头的种类：镜头的种类：按焦距大小分类：按焦距大小分类：按变焦方式分类：按变焦方式分类：按光圈方式分类：固定光圈镜头、手动变光圈镜头、自动变光圈镜头按光圈方式分类：固定光圈镜头、手动变光圈镜头、自动变光圈镜头按安装方式分类：分为普通安装镜头、隐蔽安装镜头（针孔镜头）按安
20、装方式分类：分为普通安装镜头、隐蔽安装镜头（针孔镜头）分为广角镜头、标准镜头、长焦距镜头分为广角镜头、标准镜头、长焦距镜头固定焦距镜头、手动变焦距镜头、电动变焦距镜头固定焦距镜头、手动变焦距镜头、电动变焦距镜头固定焦距镜头固定焦距镜头-固定视场大小和距离，固定视场大小和距离，手动变焦镜头手动变焦镜头-偶尔改变观察范围和目标大小偶尔改变观察范围和目标大小电动变焦镜头电动变焦镜头-经常性改变观察范围，变焦范围大，经常性改变观察范围，变焦范围大，既可以看大范围，也可以聚焦某个细节。既可以看大范围，也可以聚焦某个细节。固定光圈镜头固定光圈镜头-固定场景和目标，亮度不变，固定场景和目标，亮度不变，用于光
21、线变化大且频繁的场合。用于光线变化大且频繁的场合。手动变光圈镜头手动变光圈镜头-适合亮度变化不大的场合（光圈环）适合亮度变化不大的场合（光圈环）一次性调整合适为止，不变一次性调整合适为止，不变 自动变光圈镜头自动变光圈镜头-会随着光线的变化而自动调整会随着光线的变化而自动调整，按变焦倍数：按变焦倍数：2 2 倍变焦、倍变焦、6 6 倍变焦、倍变焦、10 10 倍变焦、倍变焦、20 20 倍变焦等。倍变焦等。按用途分类：照相镜头、摄影镜头、单板式按用途分类：照相镜头、摄影镜头、单板式CCD镜头镜头b b、光电器件、光电器件(1)外光电效应及其器件外光电效应及其器件 外光电效应外光电效应特点：速度
22、快-从光照射到释放电子时间不超过10-9秒。需足够光能-光子能力 表面溢出功原理：光 阴极 光电子 阳极 空间电子流外接电阻 压降U=f(I)原理：光 物体表面 光电子发射 光电管光电管应用：足够的光强，高速-光电开关 特点：简单，灵敏度低 （充入惰性气体气体轰击自由电子）光电倍增管光电倍增管原理：光 阴极 光电倍增极 阳极 电流应用：开关测量 光电开关，计数(2)内光电效应内光电效应 原理：导带禁带价带半导体能带图光电导效应：器件：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管原理：光 电子-空穴对 导电性 电阻光生伏特效应:原理：光PN结（无偏置）电子N,空穴P 电动势 器件：光电池（硅，锗）特点：光电
23、流大，灵敏度高 倍增率=n,-单极倍增率（36）n-倍增极数（414）光 半导体 电子吸收能量 跃迁 电子-空穴对光敏电阻：光敏电阻：原理：电阻器件，加直流偏压，无极性 无光照-电子-空穴对很少-电阻大(暗电阻)有光照-电子-空穴对增多-导电性增强 特点：灵敏度高，体积小，重量轻，性能稳定 批量生产，价格便宜 应用：工业自动化-开关元件，快速响应 家电-(感应式节能灯：判断照度)特性：光照特性为非线性，光谱特性存在单峰，动态特性好 光照特性结构：金属封装-防潮光谱特性动态特性光敏二极管光敏二极管（光电二极管,PD:Photo-Diode）原理：半导体PN结-无光时-高阻特性，微弱电流暗电流，A
24、；光照时-电子N,空穴P 光电流 光照愈强-光电流愈大PN光照特性光敏三极管光敏三极管（光电三极管,PT:Photo-Triode）原理：光敏二极管（bc结）+三极管应用：线性转换元件，开关元件，特点：灵敏度高于光敏二极管，特性：光照特性-灵敏度和线性好，光谱特性-单峰性光谱特性特性：光照特性-灵敏度高于光敏二极管，线性好 光谱特性-单峰性 动态特性-响应速度低于光敏二极管应用：线性转换元件，开关元件高速光电二极管高速光电二极管 PIN结光电二极管（PIN-PD）：I-高电阻率的本征半导体 响应速度快，灵敏度高，线性好，用于光通讯，光测量光谱特性动态特性雪崩光电二极管：PN+P+APD 响应速
25、度快，灵敏度高，线性差，用于光通讯脉冲编码连接方式：开路电压输出-(a)短路电流输出-(b)特性：光照特性-开路电压输出：非线性(电压-光强)，灵敏度高 短路电流输出：线性好(电流-光强)，灵敏度低 光谱特性-硅电池：0.51.2m(红-红外)，峰值0.8 m(近红外)锗电池：0.30.7m(紫-红)，峰值0.5 m(绿)光电池光电池原理：光PN结电子N,空穴P 电动势 光电能光电池（硅电池：单晶硅）特点：有源器件，轻便、简单、无污染，动态特性好（硅）工作于可见光波段-太阳能电池应用：宇航飞行仪器，仪表电源，便携仪表(计算器)-开关测量（开路电压输出），线性检测（短路电流输出）四象限光电池四象
26、限光电池位置敏感器件位置敏感器件（PSD-Positional Sensing Device）原理：光 光电二极管 空穴由N向P移动 空穴1端I1 空穴2端I2 121221/xxRRII说明说明：对于各种光电元件：（1）暗电流：无光照时输出电流 热噪声 （2）温度特性：温度 灵敏度、光谱特性 降温、恒温、温度补偿 （3）器件材料：硅 好于 锗原理：集成4光电池-四象限 光斑4分量I1、I2、I3、I4；3241IIIIx4321IIIIy应用：二维位置检测，准直固态摄像器件：电荷耦合器件（固态摄像器件：电荷耦合器件（Charge Coupled Device）-CCD比值：应用：位置检测(一
27、维、二维)比值：(1)CCD(1)CCD的种类：的种类：3 3、CCDCCD摄像机摄像机按成象器件分类：线阵按成象器件分类：线阵CCD、面阵、面阵CCD按颜色分类：黑白摄像机、彩色摄像机按颜色分类：黑白摄像机、彩色摄像机按输出信号分类：模拟式、数字式按输出信号分类：模拟式、数字式 黑白摄像机：信息量小，时间、空间少黑白摄像机：信息量小，时间、空间少彩色摄像机：信息量大，时间、空间彩色摄像机：信息量大，时间、空间多多线阵线阵CCD：一行，扫描；：一行，扫描；体积小，价格低；体积小，价格低；面面阵阵CCD:整幅图像；直观；价格高，体积大；整幅图像；直观；价格高，体积大；按扫描方式分类：逐行扫描、隔
28、行扫描按扫描方式分类：逐行扫描、隔行扫描 逐行扫描：高速运动，避免边缘模糊逐行扫描：高速运动，避免边缘模糊 数字摄像机数字摄像机-电子快门电子快门 曝光时间曝光时间:1/50s1/50s、1/125s1/125s、1/250s1/250s、1/500s1/500s、1/1000s1/1000s、1/2000s1/2000s、1/4000s1/4000s、1/8000s1/8000s、1/16000s1/16000s、1/32000s 1/32000s 按形状分类：长形、短形、方块形、半球形、单板形按形状分类：长形、短形、方块形、半球形、单板形 (2)(2)摄像机的主要参数：摄像机的主要参数：制
29、式：制式：CCD芯片尺寸芯片尺寸：PALPAL制式制式 -标准为标准为625625行，行，5050场，中国采用隔行扫描（黑白为场，中国采用隔行扫描（黑白为CCIRCCIR）（西欧、亚洲、澳大利亚）（西欧、亚洲、澳大利亚）NTSCNTSC制式制式 -标准为标准为525525行，行，6060场（黑白为场（黑白为EIAEIA）（美加、日本）（美加、日本）非标准制式非标准制式 -只有医疗或其它专业领域才用到只有医疗或其它专业领域才用到 面阵面阵CCDCCD芯片芯片相位交替行（相位交替行（Phase Alternating Line）-逐行倒相逐行倒相国家电视委员会国家电视委员会（National Te
30、levision Systems Committee)CCDCCD分辨率：分辨率：是是CCDCCD的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，的主要性能指标，它决定了显示图像的清晰程度，分辨率越高，图像细节的表现越好。分辨率越高，图像细节的表现越好。像素像素 -CCD-CCD每一个元素，像素越多，图像越清晰每一个元素，像素越多，图像越清晰 4444万（万（768768*576576）、）、100100万（万（10241024*10241024）200200万（万（16001600*12001200）、）、600600万（万（28322832*21282128）电视线电视线 -简称线简称线(TV
31、 LINES)(TV LINES)，彩色摄像头一般，彩色摄像头一般330500330500线，线，黑白可以达到黑白可以达到600600线。电视线与线。电视线与CCDCCD和镜头有关，和镜头有关，还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通还与摄像头电路通道的频带宽度直接相关，通 常规律是常规律是1MHz1MHz的频带宽度相当于清晰度为的频带宽度相当于清晰度为8080线。线。频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。频带越宽，图像越清晰，线数值相对越大。灰度级灰度级 -灰度分辨率、色彩分辨率，灰度分辨率、色彩分辨率，1/21/2n 位数：位数：8 8位（位（bitbit）、）、1010位、位、1111位
32、、位、1212位、位、位数越多，图像越清晰。位数越多，图像越清晰。天气天气 照度照度LUX 室内场所室内场所 照度照度LUX 晴天晴天 30000300000 生产车间生产车间 10500 阴天阴天 3000 办公室办公室 3050 日出日落日出日落 300 餐厅餐厅 1030 月圆月圆 0.30.03 走廊走廊 510 星光星光 0.00020.00002 停车场停车场 15 阴暗夜晚阴暗夜晚 0.0030.0007 照度参考表：照度参考表：普通型普通型 正常工作所需照度正常工作所需照度13LUX 月光型月光型 正常工作所需照度正常工作所需照度0.1LUX左右左右 星光型星光型 正常工作所需
33、照度正常工作所需照度0.01LUX以下以下 红外型红外型 采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像采用红外灯照明，在没有光线的情况下也可以成像 根据照度划分，根据照度划分，CCD又分为：又分为：最低照度最低照度：也称灵敏度，是也称灵敏度，是CCDCCD对环境光线的敏感程度（最暗光线）。对环境光线的敏感程度（最暗光线）。单位单位-勒克斯，勒克斯，LUXLUX，数值越小，需要的光线越少，越灵敏。，数值越小，需要的光线越少，越灵敏。信噪比：信噪比：典型值为典型值为4646分贝，分贝，如果为如果为5050分贝，则图像有少量噪声，但图像质量较好；分贝，则图像有少量噪声，但图像质量较好；如果能达到如果
34、能达到6060分贝，就不会出现噪声。分贝，就不会出现噪声。电源：电源：交流交流220220伏、伏、2424伏；直流伏；直流1212伏和伏和9 9伏。伏。光谱：光谱：选择摄像机：芯片尺寸、像素数、选择摄像机：芯片尺寸、像素数、线数、灵敏度、光谱响应线数、灵敏度、光谱响应感光范围感光范围 可见光、红外、超声波等可见光、红外、超声波等4 4、图像存储体、图像存储体(1)(1)图像存储体的作用：图像存储体的作用：接收来自摄像机的图像信号：接收来自摄像机的图像信号：模拟摄像机模拟摄像机-标准电视信号标准电视信号 数字摄像机数字摄像机-数字信号数字信号 存储图像数据：容量大、速度高、存取方便存储图像数据：
35、容量大、速度高、存取方便 图像处理：简单预处理图像处理：简单预处理-滤波、二值化滤波、二值化 图像叠加图像叠加-直线、圆、数字、符号直线、圆、数字、符号 图像输出：输出到监视器图像输出：输出到监视器-监视、观察监视、观察 输出到计算机输出到计算机-图像处理、模式识别图像处理、模式识别 (2)(2)图像存储体的种类：图像存储体的种类：外置式：独立单元、单独供电、功能全面、外置式：独立单元、单独供电、功能全面、容易构成视觉系统容易构成视觉系统 图像卡式：插入计算机扩展槽内图像卡式：插入计算机扩展槽内-使用方便、速度快、成本低使用方便、速度快、成本低 传输式：数字摄像机传输式：数字摄像机-计算机接口
36、计算机接口/网络传输网络传输 （串行、并行、（串行、并行、USB）视觉传感器模块视觉传感器模块视觉传感器视觉传感器 光源、摄像头、图像处理器、控制与通讯接口光源、摄像头、图像处理器、控制与通讯接口四、信号处理系统四、信号处理系统1.1.信号处理电路信号处理电路光电元件光电元件信号处理信号处理图像处理图像处理光光电电电电图像图像3）电压）电压/电流（电流（V/A）转换）转换-需要电流输出时；需要电流输出时；1）信号放大）信号放大2）噪声抑制）噪声抑制-信号淹没在噪声中；信号淹没在噪声中；电压（电压（mV/V）；电流（）；电流（A/mA）-运算放大电路（运算放大器）运算放大电路（运算放大器）相敏检
37、波：同步整流电路相敏检波：同步整流电路模拟滤波：低通（模拟滤波：低通（LPF）、高通（）、高通（HPF）、带通（）、带通（BPF）、）、带阻（带阻（BEF）、全通（）、全通（APF）滤波器）滤波器 4）模拟）模拟/数字（数字（A/D）转换）转换-需要输出数字信号时需要输出数字信号时2.2.图像处理技术图像处理技术成像成像 干扰等干扰等 图像降质图像降质 图像预处理图像预处理灰度校正灰度校正-突出特征突出特征-图像增强（锐化）图像增强（锐化）滤波降噪滤波降噪-去除噪声去除噪声-图像滤波（平滑化）图像滤波（平滑化）灰度修正：改变灰度分布灰度修正：改变灰度分布-直方图修正直方图修正目标（前景）：黑的
38、更黑、白的更白目标（前景）：黑的更黑、白的更白-直方图拉伸直方图拉伸 干扰（背景）：灰度模糊干扰（背景）：灰度模糊-直方图压缩直方图压缩 目的目的：感兴趣特征感兴趣特征 突出；不需要突出；不需要 衰减；不逼近衰减；不逼近预处理预处理+提取、识别、计算提取、识别、计算(70,30)(180,230)直方图修正：直方图修正：图像噪声：强度随机信号图像噪声：强度随机信号高斯噪声高斯噪声椒盐（椒盐（Salt&pepper)噪声：噪声：随机出现黑白亮度值随机出现黑白亮度值高斯噪声：高斯高斯噪声：高斯/正态分布正态分布 传感器噪声模型（摄像机电子干扰噪声等）传感器噪声模型（摄像机电子干扰噪声等）-滤波器滤
39、波器原始图像原始图像 高斯滤波高斯滤波 3)边缘检测边缘检测(1)边缘定义边缘定义 边缘：图像局部亮度变化最显著的部分边缘：图像局部亮度变化最显著的部分 分布：目标分布：目标-目标、目标目标、目标-背景、区域背景、区域-区域区域、色彩色彩-色彩色彩(2)(2)边缘检测算子边缘检测算子 梯度算子、梯度算子、Roberts算子算子、Sobel算子、算子、Prewitt算子算子、拉普拉斯算子、拉普拉斯算子、LoG算子、算子、Canny算子算子4)图像描述与识别图像描述与识别-提取特征参量，识别物体提取特征参量，识别物体原始图像原始图像LOG 算子算子Prewitt 算子算子Roberts 算子算子Sobel 算子算子Canny 算子算子 离焦离焦 不清晰、对比度不好不清晰、对比度不好 聚焦聚焦 清晰、对比度好清晰、对比度好夜晚景物图像对比夜晚景物图像对比夜间模式夜间模式延长曝光时间延长曝光时间光积分时间短光积分时间短-曝光量小曝光量小-景物亮度低景物亮度低-对比度差对比度差光积分时间长光积分时间长-曝光量大曝光量大-景物亮度高景物亮度高-对比度好对比度好F=8傍晚景物图像对比傍晚景物图像对比F=5.6阴天景物图像对比阴天景物图像对比F=11F=5.6
