1.什麼是機器視覺？
機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統是通過機器視覺產品(即影象攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標轉換成影象訊號，傳送給專用的影象處理系統，得到被攝目標的形態資訊，根據畫素分佈和亮度、顏色等資訊，轉變成數位化訊號;影象系統對這些訊號進行各種運算來抽取目標的特徵，進而根據判別的結果來控制現場的裝置動作。
2.機器視覺的特點?
1） 重複性
機器可以以相同的方法一次一次的完成檢測工作而不會感到疲倦。與此相反，
人眼每次檢測產品時都會有細微的不同，即使產品時完全相同的。
2） 精確性
由於人眼有物理條件的限制，在精確性上機器有明顯的優點。即使人眼依靠
放大鏡或顯微鏡來檢測產品，機器仍然會更加精確，因為它的精度能夠達到千分之一英寸。速度機器能夠更快的檢測產品。特別是當檢測高速運動的物體時，比如說生產線上，機器能夠提高生產效率。
3） 客觀性
人眼檢測還有一個致命的缺陷，就是情緒帶來的主觀性，檢測結果會隨工人
心情的好壞產生變化，而機器沒有喜怒哀樂，檢測的結果自然非常可觀可靠。
4） 成本效率高
由於機器比人快，一臺自動檢測機器能夠承擔好幾個人的任務。而且機器不
需要停頓、不會生病、能夠連續工作，所以能夠極大的提高生產效率。
5） 靈活性
機器視覺系統能夠進行各種不同的測量。
3.機器視覺系統組成
機器視覺系統主要由以下三部分組成：
1） 影象採集單元；
2） 影象處理單元；
3） 影象處理輸出單元。
4. 機器視覺系統硬體組成
1）鏡頭
機器視覺系統獲取影象的視窗。
2）光源
光源是影響機器視覺系統輸入的重要因素，因為它直接影響輸入資料的品質，實際應用中其作用佔到整個檢測工作80%的應用效果。
3）相機主體 – 機器視覺
機器視覺系統的核心部分，完成視覺檢測的影象採集和影象處理以及輸出。
5. 機器視覺產品的分類
1）基於PC的板卡式（PC-based）視覺系統
基於PC的視覺系統利用了PC的開放性、高度靈活程式設計性以及良好的windows介面，同時系統總體成本較低，PC-Based系統內含高效能影象捕獲卡，一般可接多個鏡頭，並提供庫函數支援。
2）嵌入式，智慧相機（SmartCamera）
智慧相機是一種高度微型化的微小型機器視覺系統，它將影象採集、處理和通訊功能整合於單一相機內，從而提供了具有多功能、模組化、高可靠性、易於實現的機器視覺解決方案。
智慧相機分類：
1） 獨立式
2） 智慧式
因此，如下三種型別的機器視覺產品構成了視覺的主體：
1） 獨立式(Stand-alone)
2） 智慧式(Smart-Camera)
3） 板卡式（PC-BASE）
5. 獨立式(Stand-alone) 智慧相機
市場上獨立式機器視覺產品主要以日系廠商為主，其代表廠商有：
1） 基恩士（KEYENCE）：CV-3000,XG-7000等;
2） 歐姆龍（OMRON）：FZ3,ZFX等;
3） 松下（Panasonic）：A210,PV200等。
6. 智慧式(Smart-Camera) 智慧相機
市場上智慧式機器視覺產品主要以歐美廠商為主，其代表廠商有：
1） 康耐視（CONGEX）：IN-SIGHT等；
2） DALSL:BOA等；
3） 邦納（BANNER）:P4系列。
7.鏡頭種類
1）CCTV鏡頭
CCTV鏡頭應用於閉路電視（Closed Circuit TV）中，主要應用在FA領域的檢測和防盜、防災領域監視等用途。由於鏡片的數量較少，結構比較簡單，因此體積較小並且成本較低。
一般來說，其特徵為無論焦物距為多少，都可以進行均衡的象差校正。
比如：一般的CCTV鏡頭CV-L系列，與低失真鏡頭CA-LHR系列。兩者不同在於：KEYENCE的影象處理用鏡頭在內部使用8塊低色散鏡片，與一般的CCTV鏡頭相比，它進行了特殊的光學設計，可以將歪斜和色差控制在最小範圍內。
3） 遠心鏡頭
遠心鏡頭是一種通過排列使得主光線通過焦點的鏡頭，設計時使其在視覺接
近00 的狀態下進行，也就是說主光線相對於鏡頭光軸將平行進行。由於與光軸平行，因此很難發生扭曲像差（失真），可以高精度的捕捉拍攝物件的尺寸和位置。在影象處理時需要高倍率低失真，景深深時，遠心鏡頭將發揮其真正的價值。
遠心鏡頭效果
原來的影象清晰，如果CCD、工件之間距離變動3mm時，遠心鏡頭對焦狀態下拍攝物件尺寸不會發生變化。一般的CCTV鏡頭，對焦模糊，拍攝物件尺寸會發生變化。
8. 板卡式（PC-BASE）
市場上板卡式機器視覺產品多以出售軟體為主，以國產居多，其代表廠商有：
1）北京大恆影象；
2）凌雲光子；
3）康耐視（CONGEX）。
9.鏡頭的特性
FA行業的影象處理一般將拍攝物件到鏡頭的距離稱為WD（工作距離），將拍攝範圍稱為視野。視野由鏡頭的種類和WD、CCD的英尺尺寸來決定。
1）工作距離（WD）
表示焦點對準拍攝物件時，鏡頭頂端到拍攝物件的距離。當為CCD時，比例公式工作距離 ：視野 = 焦點距離 ：CCD尺寸 成立。
2）焦點距離
FA鏡頭中有代表性的鏡頭為焦點距離為8mm/16mm/25mm/50mm等規格的鏡頭。根據想要拍攝的物件所需的視野和焦點距離，可以求出對焦位置 = WD（工作距離）。WD和視野的大小由鏡頭的焦點距離和CCD的尺寸來決定，在無需連線環的最近距離上，可以套用以下公式: WD ：視野 = 焦點距離 ：CCD尺寸
3）視野
工作距離範圍中的拍攝範圍。一般來說，拍攝物件和鏡頭的工作距離越長，則視野越廣（視野角）。另外，視野的廣度由鏡頭的焦點距離來決定。將相對於視野，使用鏡頭可以拍攝的範圍角度稱為視角或者視野角。鏡頭的焦點距離越短，則視角越大，視野也就越廣。相反，焦點距離越長，則可以放大遠處的拍攝物件。
4） 景深
景深是指人感覺鏡頭對焦的深度範圍（拍攝物體側的距離）。範圍較大時，稱
為景深深，相反範圍較小時，稱為景深淺。嚴謹來說，對焦位置只有一個，只不過肉眼在一定的範圍內感覺影象能夠清晰成像。將此範圍稱為景深。
5） 鏡頭的解析度
鏡頭的解析度不光使用在影象處理中，它是指所有光學測試儀器中使用的鏡
頭可以觀察的最小間隔。如解析度為10um的鏡頭，可以清晰的觀察線寬為10um、間距為10um並列條紋線。解析度不足時，人們感覺2根線好像重疊在一起，因此不適用於精度要求較高的檢測。鏡頭的解析度可以用瑞利極限公式來表示。
想要提高解析度，則增大物件鏡頭的開口數（N.A.）是十分重要的。
6） 鏡頭的倍率
鏡頭的倍率是指檢測物件的實際大小與通過光學測量儀器成像大小的比率。
以往在通過顯微鏡的接眼部觀察時，使用光學倍率概念，但是由於今年來可以將觀察物件物顯示在液晶顯示器上的系統不斷增多，顯示器倍率這一概念已經普及。
光學倍率
用數碼相機的原理考慮時，光學倍率可以通過（CCD有效畫素大小 / 視野）來求得。
顯示器倍率
顯示器倍率可以通過（顯示器對角 / CCD素子對角 *光學倍率））
7） F值
F值（或者光圈值）是指表示鏡頭的明亮度的基準。準確來說，就是鏡頭的焦
點距離除以鏡頭直徑得到的值。
F = f / D
F: F值；
f: 鏡頭的焦點距離;
D: 鏡頭直徑
事實上，鏡頭並不會讓所有光線透過，其中的一部分會反射。而且，為了減
少畫素差使用多個鏡頭時，透過的光量會變少。因此，光的透過量較多，可以獲得明亮成像的鏡頭，稱為亮，相反，稱為暗。可以大大影響鏡頭明暗的要素之一，就是鏡頭的焦點距離和直徑的關係，也即F值，這個值較小的鏡頭稱為亮鏡頭，較大的鏡頭稱為暗鏡頭。一般小型相機都會在鏡頭旁刻上（F = 2.5）(1:2.5)的標記，這就表示F值為2.5。在相機鏡頭的效能上，如果F值達到2.0左右，則表示這個相機的明亮登記非常高。
8） 畫素
畫素是指影象的最小構成單位。電腦中的影象，是通過畫素這一規則排列的
點的集合進行表示的。每一個點都擁有色調和階調等色多媒體簡訊息，由此就可以描繪出彩色的影象。
例如：顯示器上顯示解析度為1280 * 1024，表示橫向的畫素數為1280，縱向的畫素數為1024，總畫素數為1280 * 1024 = 1310720.畫素數越多，則越可以表現出影象的細節，因此也可以說清晰度更高。
9）畫素直徑
畫素直徑是指每個CCD元件的大小，通常使用um作為單位。嚴謹來說，這個大小中包含了受光元件與訊號傳送通路。也就是說，畫素直徑與畫素間距的值是一樣的。如果畫素直徑較小，則影象將通過較小的畫素進行描繪，因此可以獲得更加精細的影象。可以通過畫素直徑和有效畫素數，求出CCD元件的受光部的大小。
例如：假設某個CCD元件的條件如下：
有效畫素數 ： 768 * 484
畫素直徑：8.4um * 9.8um
受光部的大小：
橫向：768 * 8.4um = 6.4512mm
縱向：484 * 9.8um = 4.7432mm
10. CCD與CMOS區別
CCD與CMOS都稱為感光元件，都是講光學影象轉換為電子訊號的半導體元件。他們在檢測光時都採用光電二極體，但是在訊號的讀取和製造方法上存在不同。區別如下：
CCD CMOS
製造技術 比較困難 比較容易
製造成本 高價 低價
消耗電力 多 少
干擾 比較少 比較多
對光的靈敏度 高 不如CCD
11.快門速度
表示CCD或CMOS感光元件中蓄積電荷的時間。如果快門速度為1/250，則蓄積光的時間為1/250秒。快門速度越快，則元件的受光量越少，相反，如果快門速度越慢，則元件的受光量越多。也可以說，快門速度將起到了調整光量的作用。關於快門速度和受光量（正確來說應該成為蓄積的電荷量），存在以下的關係：
例如：如果將快門速度基準定位1/1000秒（1ms），則：
快門速度變為1/500秒（2ms），則受光量變為2倍。
快門速度變為1/2000秒（0.5ms），則受光量變為1/2。
12.增益
增益是指將影象訊號進行電子增幅的過程。
用於影象處理的CCD中，配備了可以通過在暗處拍攝時增幅訊號，從而看上去變得明亮的功能。另外，還配有根據拍攝物件的亮度自動進行調整的增益控制功能等。