機(jī)器視覺(jué)實(shí)習(xí)日記

機(jī)器視覺(jué)實(shí)習(xí)日記學(xué)習(xí)圖像處理已經(jīng)兩三年了，進(jìn)入機(jī)器視覺(jué)行業(yè)也一年多了，讀研之后養(yǎng)成了看CSDN博客的習(xí)慣，在看別人資料的同時(shí)也寫(xiě)了好幾本筆記，現(xiàn)在把平時(shí)記錄的筆記內(nèi)容寫(xiě)在博客里，當(dāng)是溫故了知識(shí)吧。在進(jìn)行機(jī)器視覺(jué)工業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)，一般思路為：圖像采集（配合打光技術(shù)）——圖像分割（ROI的提取）——形態(tài)學(xué)處理（基本的圖像處理去除一些雜質(zhì)）——特征提取——輸出結(jié)果。在算法方面?zhèn)€人的理解是能用簡(jiǎn)單的圖像處理解決的問(wèn)題就不要用一些復(fù)雜的算法，復(fù)雜的算法華而不實(shí)，在工業(yè)應(yīng)用上自動(dòng)化的CT有著嚴(yán)格的要求，比如傅里葉相關(guān)的算法耗時(shí)太久，慎用。一個(gè)很基礎(chǔ)的概念：圖像處理中的圖像是一個(gè)很大的矩陣。（圖像識(shí)別就是一大堆數(shù)字中找出規(guī)律）一幅圖像必須要在空間和灰度上都離散化才能被計(jì)算機(jī)處理。采樣的過(guò)程可以理解為將數(shù)字圖像平面劃分為規(guī)則的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格中心點(diǎn)的位置由一對(duì)笛卡爾坐標(biāo)（x，y）所決定。（笛卡爾坐標(biāo)：橫X，縱Y，左下為原點(diǎn)）令f（0）是給定點(diǎn)（x，y）賦予灰度值的函數(shù)，那么f（x，y）就是一幅數(shù)字圖像，這個(gè)賦值的過(guò)程就是量化的過(guò)程。如果一幅數(shù)字圖像的尺寸是M*N，表明在采樣時(shí)采了M*N個(gè)樣，或者說(shuō)圖像包含M*N個(gè)像素。相機(jī)鏡頭相關(guān)的知識(shí)：攝像機(jī)分兩種，一種是面掃描相機(jī)，一種是線(xiàn)掃面相機(jī)。（實(shí)際應(yīng)用中面掃描的用的比較多，線(xiàn)掃相機(jī)也比較貴）模擬相機(jī)與數(shù)字相機(jī)：工業(yè)相機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)輸出模式的不同分為數(shù)字相機(jī)和模擬相機(jī)。數(shù)字相機(jī)輸出數(shù)字信號(hào)，數(shù)字相機(jī)內(nèi)部有一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)以數(shù)字形式傳輸，能夠直接顯示在電腦或屏幕上，因而數(shù)字相機(jī)能夠避免傳輸過(guò)程中的圖像衰減或噪聲。模擬相機(jī)輸出模擬信號(hào)，這種相機(jī)通常用于閉路電視，或者與數(shù)字化視頻波形的采集卡相連。其中的區(qū)別呢，數(shù)字相機(jī)造價(jià)貴，模擬相機(jī)必須帶采集卡，標(biāo)準(zhǔn)的模擬相機(jī)分辨率很低，另外幀率也是固定的，且數(shù)字采集卡在轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的過(guò)程中會(huì)因?yàn)槠渌O(shè)備的電磁干擾而造成失真。機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用上用的幾乎都是數(shù)字相機(jī)，所以可以不用考慮這個(gè)問(wèn)題）面掃描的相機(jī)是指可以通過(guò)單純曝光取得面積影像，而線(xiàn)掃描相機(jī)必須利用運(yùn)動(dòng)速度才能取得影像。（線(xiàn)掃描是利用機(jī)械手拖動(dòng)緩慢成像6-7s，其中3D掃描無(wú)需打光不用標(biāo)定。）線(xiàn)陣相機(jī)成像為線(xiàn)狀，雖然也是二維圖像，但極長(zhǎng)，幾K的長(zhǎng)度，而寬度只有幾個(gè)像素，一般情況下，只有兩種情況下需要使用線(xiàn)掃描相機(jī)，一是被測(cè)視野為細(xì)長(zhǎng)的帶狀，二是需要極大的視野或者極高的精度。（當(dāng)然該項(xiàng)目需要能夠接受較長(zhǎng)的成像時(shí)間，不然還是選擇面掃描的）。大多數(shù)線(xiàn)掃相機(jī)都是黑白的，少數(shù)為彩色的，但非常貴。且線(xiàn)掃相機(jī)對(duì)光的要求非常高，需要均勻性非常好。彩色相機(jī)：內(nèi)部有三個(gè)CCD電子耦合器件，分別用來(lái)感受紅綠藍(lán)三種顏色的光線(xiàn)，默認(rèn)情況下，三個(gè)顏色的感光線(xiàn)路信號(hào)的比例是1:1:1.黑白相機(jī)只有一個(gè)CCD。對(duì)彩色相機(jī)來(lái)說(shuō)，它返回每個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的三個(gè)采樣的結(jié)果，也就是一幅三通道圖像，黑白相機(jī)返回每個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的一個(gè)能量采樣結(jié)果，這些結(jié)果組成了一幅單通道灰度值圖像。（由于CCD和CMOS傳感器對(duì)于整個(gè)可見(jiàn)光波段全部有響應(yīng)，所以無(wú)法產(chǎn)生彩色圖像，為了產(chǎn)生彩色圖像，需要在傳感器前面加上彩色濾鏡陣列，使得一定范圍內(nèi)的光達(dá)到每個(gè)光電探測(cè)器）。白平衡是彩色相機(jī)中采用的技術(shù)，白平衡是對(duì)紅綠藍(lán)三個(gè)分量的平衡，以使得相機(jī)能夠反映實(shí)際景物真實(shí)的顏色。（需要平衡的原因是由于光敏元件在不同的光照條件下RGB三個(gè)分量的輸出是不平衡的，從而會(huì)產(chǎn)生圖像在色彩上的失真，偏藍(lán)或者偏紅，因此需要白平衡來(lái)還原圖像的真實(shí)色彩）。另外工業(yè)相機(jī)都是逐行掃描的，普通相機(jī)是隔行甚至三行掃描。PLC與相機(jī)：PLC輸出脈沖信號(hào)觸發(fā)相機(jī)，相機(jī)采集圖像。（通訊觸發(fā)相機(jī)采集圖像：一般的思路是，在自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上，被測(cè)物到了，光電傳感器捕捉到信號(hào)變化，將被測(cè)物到了的信號(hào)經(jīng)PLC傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)啟動(dòng)相機(jī)拍照，拍完照給信號(hào)給PLC讓被測(cè)物繼續(xù)運(yùn)行）。鏡頭是聚集光線(xiàn)，使獲得清晰