工业机器人系统设计与应用视觉检测的原理课件.pptx

1、1.1.摄像机相关知识摄像机相关知识2.2.照明照明3.3.计算机接口计算机接口1/24第1页/共25页1 1摄像机相关知识摄像机相关知识 镜头 Lens（工业）摄像机 Camera聚焦光线生成图像（1）传感器2/24第2页/共25页1 1摄像机相关知识摄像机相关知识 摄像机的作用：将通过镜头聚焦于像平面的光 线生产图像。摄像机最重要的部件：数字传感器CCD（charge-coupled device）电荷耦合元件CMOS（complementary metal-oxide semiconductor）互补金属氧化物半导体3/24第3页/共25页1 1摄像机相关知识摄像机相关知识 CCD CC

2、D（charge-coupled devicecharge-coupled device）电荷耦合元件也称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。一块CCD上包含的像素数越多，其提供的图像分辨率也就越高。面阵线阵4/24第4页/共25页1 1摄像机相关知识摄像机相关知识 CMOSCMOS（complementary metal-oxide semiconductorcomplementary metal-oxide semiconductor）互补金属氧化物半导体 5/24第5页/共25页1 1摄像机相关知识摄

3、像机相关知识 CCD CCD Vs CMOSVs CMOS CCD CMOS灵敏度灵敏度 高低成本成本高低分辨率分辨率高低抗噪声抗噪声好一般功耗功耗高低速度速度低高6/24第6页/共25页1 1摄像机相关知识摄像机相关知识 （2）镜头镜头是一种光学设备，用于聚焦光线在摄像机内部成像。镜头的作用是收集光线，产生锐利的图像，以得到被测物体的细节。通常由一块或者多块光学玻璃或塑料组成的透镜组，基本单元为凹透镜、凸透镜，或其组合。7/24第7页/共25页1 1摄像机相关知识摄像机相关知识 瞳孔瞳孔视网膜视网膜晶状体晶状体虹膜虹膜虹膜调节瞳孔的大小，对光线大小进行控制。光线通过焦距20的晶状体，在视网膜

4、上成像。8/24第8页/共25页1 1摄像机相关知识摄像机相关知识 薄透镜原理f:透镜焦距长度F:透镜焦点z:摄像机常数 1z-1z=1f9/24第9页/共25页1 1摄像机相关知识摄像机相关知识 10/24第10页/共25页1 1摄像机相关知识摄像机相关知识 （3）几种专业术语 分辨率 Resolution:被检测物体的最小特征尺寸像素 Pixel像素分辨率 Pixel resolution:图像上需要表达被测物体所需的最小像素个数 视野 Field of view物体可被检测到的区域，换言之,它是物体填满传感器图象的区域 工作距离 Working distance 从镜头前端到被检测物体表

5、面的距离11/24第11页/共25页1 1摄像机相关知识摄像机相关知识 （3）几种专业术语景深 Depth of field:在整个聚焦范围内，能够维持清楚成像对应的最大物体的深度；也可定义为在允许聚焦的范围内，允许物体移动的范围。图像 Image传感器尺寸 Sensor size传感器的有效面积,典型的指标是水平尺寸12/24第12页/共25页2 2照明照明 目的：使被测物体的重要特征显现，抑制不重要的特征13/24第13页/共25页2 2照明照明 名称名称成本成本亮度亮度稳 定稳 定性性寿命寿命温温度度荧光灯荧光灯低低低低低低一般一般一一般般卤素灯卤素灯高高高高一般一般低低高高LEDLED

6、光源光源 一般一般 一般一般 高高高高低低（1）光源类型14/24第14页/共25页2 2照明照明（2）光源照射方式 环形光照明此种照明方式是最普遍的，可以很方便的安装在摄像头上。其特点如下：1：可以消除LED产生的眩光和反射，具备无影功能 2：LED侧面发光，经平面倒光材料漫射导光，均匀性好 3：轻巧，紧凑的结构设计便于安装，可替代同轴光源适合于大多数场合15/24第15页/共25页2 2照明照明 背光照明背光照明是将光源放置在相对于摄像头的物体的背面。这种照明方式与别的照明方式有很大不同因为图像分析的不是反射光而是入射光。其特点如下：1：可强烈凸显物体的轮廓特征 2：无法判别物体的表面特征

7、适用场合：适合外形检测，胶片污点检测，透明物体划痕检测。16/24第16页/共25页2 2照明照明 同轴光照明同轴光照明是从侧面将光线发射到半反射镜上，反射镜再将光线反射到工件上，光线照射到工件后返回相机，而工件表面如刻印凹凸不平部分产生漫反射，相机接收不到光，这样使得工件边缘点形成对比度。17/24第17页/共25页2 2照明照明 结构光照明结构光照明是将光栅或者线光源投射到待测物体，感觉投射到工件上所产生的畸变，解调出被测物体的三维信息。18/24第18页/共25页2 2照明照明 连续漫反射照明LED安装在表面内且向圆顶内照射，因此圆顶光源向各个角度发生间接光源。对于形状复杂的工件，圆顶光

8、源可以将工件各个角度照亮，从而消除了反光不均匀的地方。适用场合：适合各种形状复杂的工件。19/24第19页/共25页2 2照明照明 暗域照明暗域照明是相对于物体表面提供低角度照明。使用相机拍摄镜子使其在其视野内，如果在视野内能看见光源就认为使亮域照明，相反的在视野中看不到光源就是暗域照明。因此光源是亮域照明还是暗域照明与光源的位置有关。典型的，暗域照明应用于对表面部分有突起的部分的照明或表面纹理变化的照明。20/24第20页/共25页2 2计算机接口计算机接口图像采集卡是将模拟摄像机的图像信号经过A/D转换，或将数字摄像机的输出信号，通过计算机总线传输到计算机内存或显存，使计算机能对摄像机拍摄到的现场图像进行实时处理、存储和显示的硬件设备。21/24第21页/共25页2 2计算机接口计算机接口相机“看”到的图像模拟信号经A/D转换，传输至内存的图像22/24第22页/共25页2 2计算机接口计算机接口v传统数字信号（RS-422,LVDS)vCamera LinkvIEEE1394(Firewire)vUSBvGigabit Ethernet23/24第23页/共25页THANKS!THANKS!24/24第24页/共25页感谢您的观看！第25页/共25页