高峰 王富東

摘 要：在光電技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，出現(xiàn)了用機(jī)器替代人眼發(fā)揮識(shí)別功能的技術(shù)，也就是機(jī)器視覺技術(shù)。這樣的先進(jìn)技術(shù)手段具備高度自動(dòng)化、精準(zhǔn)化以及便捷安全的突出優(yōu)勢，也因此促進(jìn)了這一技術(shù)在諸多領(lǐng)域中的實(shí)踐應(yīng)用。本文首先對機(jī)器視覺技術(shù)及其發(fā)展情況進(jìn)行簡要概述，之后著重對機(jī)器視覺技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用方法進(jìn)行說明，以期為機(jī)器視覺技術(shù)的大范圍普及推廣創(chuàng)造良好條件。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺技術(shù);發(fā)展;應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.130

1 機(jī)器視覺技術(shù)發(fā)展概述

視覺是人獲知外界事物多元信息的一個(gè)重要渠道，會(huì)將獲得的信息傳入大腦，由大腦結(jié)合人類知識(shí)經(jīng)驗(yàn)處理分析信息，完成信息的識(shí)別。機(jī)器視覺顧名思義是用機(jī)器模擬人類視覺，從圖像或者圖像序，識(shí)別檢測實(shí)際生活中三維物體的形態(tài)及其運(yùn)動(dòng)情況。和人類視覺相比，機(jī)器視覺具備很多優(yōu)勢，比方說機(jī)器視覺不會(huì)出現(xiàn)視覺疲勞，同時(shí)機(jī)器視覺技術(shù)功能比人類視覺的速度和精準(zhǔn)度更高;機(jī)器視覺技術(shù)可以在諸多檢測技術(shù)如紫外線、超聲波等的支持之下檢測到人類視覺但沒有辦法檢測得到的事物。

2 機(jī)器視覺技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域分析

2.1 機(jī)器視覺技術(shù)在制造業(yè)的應(yīng)用

機(jī)器視覺技術(shù)在制造業(yè)中有以下幾個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域：第一，精密測量。在制造業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)當(dāng)中，對零件進(jìn)行精密測量是必不可少的一個(gè)工作環(huán)節(jié)。機(jī)器視覺監(jiān)測體系基本是由攝像頭、計(jì)算機(jī)處理和光學(xué)系統(tǒng)幾部分構(gòu)成的。先是用光源發(fā)射平行光束照在零件被檢測部位上，被檢部位輪廓用纖維光學(xué)鏡成像，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理，獲得被測部位輪廓位置信息。在被測零件出現(xiàn)位移以后，機(jī)器視覺系統(tǒng)兩次測量邊緣輪廓位置，位移是兩次測量結(jié)果的差值。假如是在同一圖像當(dāng)中的兩條平行邊緣輪廓的話，輪廓差值是位置差值。第二，產(chǎn)品特征檢測。機(jī)器視覺技術(shù)可利用產(chǎn)品特征檢測在批量生產(chǎn)模式當(dāng)中精準(zhǔn)高效檢測產(chǎn)品質(zhì)量。其一是從產(chǎn)品空間特征著手進(jìn)行檢測，也就是檢測產(chǎn)品尺寸與形狀是否能夠達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn);其二是檢測產(chǎn)品表面特點(diǎn)，也就是通過檢測產(chǎn)品表面劃痕、裂紋、磨損、粗糙度、紋理等劃分產(chǎn)品質(zhì)量;其三是檢測產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，檢驗(yàn)產(chǎn)品是否缺少零件或摻有多余雜質(zhì)。第三，機(jī)器人研究。機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人的制造和研究，能夠給機(jī)器人建立視覺系統(tǒng)，提升其智能化與自動(dòng)化水平。

2.2 機(jī)器視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平在不斷提高，呼吁大量先進(jìn)科技在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，而機(jī)器視覺技術(shù)就是農(nóng)業(yè)改革發(fā)展中不可或缺的技術(shù)力量。機(jī)器視覺技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：第一，應(yīng)用于土壤檢測，給農(nóng)作物種植提供根據(jù)。機(jī)器視覺技術(shù)可以對目標(biāo)物的圖像信息進(jìn)行有效的分析判斷，提升機(jī)器處理速度與效率。收集農(nóng)產(chǎn)品的信息常常利用CCD照相機(jī)或攝像機(jī)，同時(shí)和紅外光譜或高光譜信息進(jìn)行整合完成信息收集，給信息處理工作打下基礎(chǔ)。通過把計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和近紅外光譜結(jié)合起來，能夠迅速檢測出土壤的含水率，檢測不同地點(diǎn)土壤成分，更好的選擇要種植的農(nóng)作物種類。第二，應(yīng)用于農(nóng)作物生長參數(shù)的獲取。機(jī)器視覺技術(shù)在圖像處理和算法識(shí)別方面有著很強(qiáng)的精準(zhǔn)度，通過選取恰當(dāng)算法的方式可以給精準(zhǔn)獲得自然環(huán)境之下農(nóng)作物的多方面生產(chǎn)參數(shù)提供重要參考。第三，可以提高農(nóng)業(yè)機(jī)器人的智能化水平，使其順利完成農(nóng)產(chǎn)品采摘、分類、包裝、管理等活動(dòng)。

2.3 機(jī)器視覺技術(shù)在汽車業(yè)的應(yīng)用

汽車行業(yè)是如今發(fā)展速度很快的一個(gè)行業(yè)，也是計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)主要領(lǐng)域，現(xiàn)如今已經(jīng)逐步和汽車生產(chǎn)制造的多個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)合起來，給汽車智能化發(fā)展提供了巨大助力。就拿檢測汽車零部件尺寸與外觀質(zhì)量來說，過去檢測方法耗費(fèi)過多的人力物力，而結(jié)果的精準(zhǔn)度和產(chǎn)品的合格率也得不到保障，但是在有了機(jī)器視覺技術(shù)發(fā)揮檢測作用，顯著提升了檢測效率和精確程度。機(jī)器視覺技術(shù)在汽車業(yè)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：第一，應(yīng)用于3D四輪定位。機(jī)器視覺技術(shù)在汽車3D四輪定位儀的開發(fā)和產(chǎn)品研發(fā)當(dāng)中有著顯著應(yīng)用價(jià)值，是其中的關(guān)鍵技術(shù)，而且設(shè)計(jì)精度水平很高。第二，應(yīng)用于汽車整車與零部件自動(dòng)檢測。比如，運(yùn)用帶有雙光源光路的機(jī)器視覺系統(tǒng)得到活塞表面圖像信息，并選取恰當(dāng)軟件平臺(tái)處理數(shù)字圖像信息，能夠一次性檢測汽車所有活塞重點(diǎn)項(xiàng)目;以機(jī)器視覺技術(shù)為核心的汽車門鎖自動(dòng)檢測系統(tǒng)可以提升門鎖檢測效率與精度，保證經(jīng)濟(jì)價(jià)值;通過對以機(jī)器視覺技術(shù)為基礎(chǔ)的汽車連桿裂解槽檢測法的應(yīng)用，消除人工檢測的誤判和漏檢問題。第三，應(yīng)用于汽車產(chǎn)品裝配加工。機(jī)械產(chǎn)品裝配、新能源電池模塊焊裝等都能夠?qū)C(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。第四，應(yīng)用于汽車智能駕駛?，F(xiàn)如今汽車智能駕駛的研究在不斷深入，而機(jī)器視覺技術(shù)是智能駕駛真正得以落實(shí)的核心技術(shù)，為車輛的智能駕駛提供強(qiáng)有力的信息支撐。

3 機(jī)器視覺技術(shù)未來發(fā)展趨勢

在未來機(jī)器視覺技術(shù)會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大優(yōu)勢功能，彌補(bǔ)當(dāng)前技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用當(dāng)中的不足，接下來從以下幾個(gè)角度著手分析其未來發(fā)展趨勢：第一，統(tǒng)一開放標(biāo)準(zhǔn)是其發(fā)展的動(dòng)力所在。在未來基于機(jī)器視覺技術(shù)的產(chǎn)品應(yīng)逐漸依照國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行衡量判斷，而在我國自動(dòng)化開放程度逐步提升的背景下會(huì)促進(jìn)機(jī)器視覺技術(shù)走開放性發(fā)展道路，逐步和國際接軌，推動(dòng)機(jī)器視覺整個(gè)行業(yè)的長足進(jìn)步。第二，嵌入式產(chǎn)品會(huì)逐步替代板卡式產(chǎn)品。未來機(jī)器視覺會(huì)逐步趨于依靠PC技術(shù)，而且和數(shù)據(jù)采集等控制與測量的集成會(huì)更加緊密。由嵌入式產(chǎn)品替代板卡式產(chǎn)品正在持續(xù)增長，而徹底替代是必然趨勢。其重要原因是在計(jì)算機(jī)與微電子技術(shù)手段的迅猛進(jìn)步之下，嵌入式系統(tǒng)將會(huì)更大范圍的推廣應(yīng)用，特別是在低功耗技術(shù)優(yōu)勢的發(fā)揮之下將會(huì)得到人們的關(guān)注。除此以外，嵌入式操作系統(tǒng)主要運(yùn)用的是高級語言，其優(yōu)勢是能夠提升工作效率、可靠性和可維護(hù)性。第三，標(biāo)準(zhǔn)一體化解決方案是其必然發(fā)展路徑。機(jī)器視覺技術(shù)在未來發(fā)展當(dāng)中會(huì)更大范圍運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，尤其是為滿足自動(dòng)化企業(yè)需求探尋軟硬一體化解決方案，推動(dòng)機(jī)器視覺技術(shù)高端化發(fā)展與應(yīng)用。

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