一、機(jī)器視覺系統(tǒng)
工業(yè)相機(jī)類型：按照輸出信號(hào)類型的不同分為模擬相機(jī)和數(shù)字相機(jī)兩種。而數(shù)字相機(jī)按照接口標(biāo)準(zhǔn)不同，可以分為1394相機(jī)、USB相機(jī)、CameraLink相機(jī)以及Gige相機(jī)四種。其中CameraLink接口相機(jī)能夠解決大數(shù)據(jù)量傳送問題；Gige接口相機(jī)能夠解決長距離、快速傳輸問題；而1394相機(jī)和USB接口相機(jī)具有簡單易用、性價(jià)比高等特點(diǎn)；
鏡頭接口類型：C接口、CS接口、U接口等；
光源類型：環(huán)形光源、背光源、同軸光源、條形光源、點(diǎn)光源、球積分光源等；
二、如何選擇相機(jī)？
1、根據(jù)應(yīng)用的不同分別選用CCD或CMOS相機(jī)
CCD工業(yè)相機(jī)主要應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)物體的圖像提取，當(dāng)然隨著CMOS技術(shù)的發(fā)展，很多貼片機(jī)也在選用CMOS工業(yè)相機(jī)。用在視覺自動(dòng)檢查的方案或行業(yè)中一般用CCD工業(yè)相機(jī)比較多。CMOS工業(yè)相機(jī)由成本低，功耗低也應(yīng)用越來越廣泛。
2、分辨率的選擇
根據(jù)系統(tǒng)需求來選擇分辨率大小。首先考慮待觀察或待測量物體的精度，根據(jù)精度選擇分辨率。相機(jī)像素精度=單方向視野范圍大小/相機(jī)單方向分辨率。則相機(jī)單方向分辨率=單方向視野范圍大小/理論精度。若單視野為5mm長，理論精度為0.02mm，則單方向分辨率=5/0.02=250。然而為增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，不會(huì)只用一個(gè)像素單位對(duì)應(yīng)一個(gè)測量/觀察精度值，一般可以選擇倍數(shù)4或更高。這樣該相機(jī)需求單方向分辨率為1000，選用130萬像素已經(jīng)足夠。
其次看工業(yè)相機(jī)的輸出，若是體式觀察或機(jī)器軟件分析識(shí)別，分辨率高是有幫助的；若是VGA輸出或USB輸出，在顯示器上觀察，則還依賴于顯示器的分辨率，工業(yè)相機(jī)的分辨率再高，顯示器分辨率不夠，也是沒有意義的；利用存儲(chǔ)卡或拍照功能，工業(yè)相機(jī)的分辨率高也是有幫助的。
應(yīng)用案例：假設(shè)檢測一個(gè)物體的表面劃痕，要求拍攝的物體大小為10*8mm,要求的檢測精度是0.01mm。首先假設(shè)我們要拍攝的視野范圍在12*10mm,那么相機(jī)的低分辨率應(yīng)該選擇在：(12/0.01)*(10/0.01)=1200*1000,約為120萬像素的相機(jī)，也就是說一個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)檢測的缺陷的話，那么低分辨率必須不少于120萬像素，但市面上常見的是130萬像素的相機(jī)，因此一般而言是選用130萬像素的相機(jī)。但實(shí)際問題是，如果一個(gè)像素對(duì)應(yīng)一個(gè)缺陷的話，那么這樣的系統(tǒng)一定會(huì)極不穩(wěn)定，因?yàn)殡S便的一個(gè)干擾像素點(diǎn)都可能被誤認(rèn)為缺陷，所以我們?yōu)榱颂岣呦到y(tǒng)的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性，取缺陷的面積在3到4個(gè)像素以上，這樣我們選擇的相機(jī)也就在130萬乘3以上，即低不能少于300萬像素，通常采用300萬像素的相機(jī)為佳(我見過多的人抱著亞像素不放說要做到零點(diǎn)幾的亞像素，那么就不用這么高分辨率的相機(jī)了。比如他們說如果做到0.1個(gè)像素，就是一個(gè)缺陷對(duì)應(yīng)0.1個(gè)像素，缺陷的大小是由像素點(diǎn)個(gè)數(shù)來計(jì)算的，試問0.1個(gè)像素的面積怎么來表示？這些人以亞像素來忽悠人，往往說明了他們的沒有常識(shí)性)。換言之，我們僅僅是用來做測量用，那么采用亞像素算法，130萬像素的相機(jī)也能基本上滿足需求，但有時(shí)因?yàn)檫吘壡逦鹊挠绊懀谔崛∵吘壍臅r(shí)候，隨便偏移一個(gè)像素，那么精度就受到了極大的影響。故我們選擇300萬的相機(jī)的話，還可以允許提取的邊緣偏離3個(gè)像素左右，這就很好的保證了測量的精度。
3、相機(jī)幀數(shù)選擇
當(dāng)被測物體有運(yùn)動(dòng)要求時(shí)，要選擇幀數(shù)高的工業(yè)相機(jī)。但一般來說分辨率越高，幀數(shù)越低；
4、與鏡頭的匹配
傳感器芯片尺寸需要小于或等于鏡頭尺寸，C或CS安裝座也要匹配。
C與CS接口的區(qū)別在于鏡頭與攝像機(jī)接觸面至鏡頭焦平面（攝像機(jī) CCD光電感應(yīng)器應(yīng)處的位置）的距離不同:
C型接口此距離為17.5mm
CS型接口此距離為12.5mm
C型鏡頭與C型攝像機(jī)，CS型鏡頭與CS型攝像機(jī)可以配合使用。
C型鏡頭與CS型攝像機(jī)之間增加一個(gè) 5mm的C/CS轉(zhuǎn)接環(huán)可以配合使用。
CS型鏡頭與C型攝像機(jī)無法配合使用。
三、如何選擇鏡頭？
工業(yè)攝像頭在分辨率，幀率，對(duì)光線的要求，曝光方式等都有高可比性，其中主要部件為CCD感光芯片。
1.分辨率（Resolution）：相機(jī)每次采集圖像的像素點(diǎn)數(shù)（Pixels），對(duì)于數(shù)字工業(yè)相機(jī)一般是直接與光電傳感器的像元數(shù)對(duì)應(yīng)的，對(duì)于模擬相機(jī)則是取決于視頻制式，PAL制為768*576，NTSC制為640*480。
2.像素深度（Pixel Depth）：即每像素?cái)?shù)據(jù)的位數(shù)，一般常用的是8Bit，對(duì)于數(shù)字工業(yè)相機(jī)一般還會(huì)有10Bit、12Bit等。
3.大幀率（Frame Rate）/行頻（Line Rate）：相機(jī)采集傳輸圖像的速率，對(duì)于面陣相機(jī)一般為每秒采集的幀數(shù)（Frames/Sec.），對(duì)于線陣相機(jī)為每秒采集的行數(shù)。
4.像元尺寸（Pixel Size）：像元大小和像元數(shù)（分辨率）共同決定了相機(jī)靶面的大小。目前數(shù)字工業(yè)相機(jī)像元尺寸一般為3μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造難度越大，圖像質(zhì)量也越不容易提高。
5.曝光方式（Exposure）和快門速度（Shutter）：對(duì)于線陣相機(jī)都是逐行曝光的方式，可以選擇固定行頻和外觸發(fā)同步的采集方式，曝光時(shí)間可以與行周期一致，也可以設(shè)定一個(gè)固定的時(shí)間；面陣工業(yè)相機(jī)有幀曝光、場曝光和滾動(dòng)行曝光等幾種常見方式，數(shù)字工業(yè)相機(jī)一般都提供外觸發(fā)采圖的功能?？扉T速度一般可到10微秒，高速工業(yè)相機(jī)還可以更快。
6.光譜響應(yīng)特性（Spectral Range）：是指該像元傳感器對(duì)不同光波的敏感特性，一般響應(yīng)范圍是350nm－1000nm，一些相機(jī)在靶面前加了一個(gè)濾鏡，濾除紅外光線，如果系統(tǒng)需要對(duì)紅外感光時(shí)可去掉該濾鏡。
四、如何選擇光源？
光源是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，其直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和至少30%的應(yīng)用效果。由于沒有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備，所以針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例，要選擇相應(yīng)的照明裝置，以達(dá)到佳效果。下面介紹幾種常見的照明方式。
直接照明：光直接射向物體，得到清楚的影像。當(dāng)需要得到高對(duì)比度物體圖像的時(shí)候，這種類型的光很有效。但是當(dāng)用它照在光亮或反射的材料上時(shí)，會(huì)引起像鏡面的反光。通用照明一般采用環(huán)狀或點(diǎn)狀照明。環(huán)燈是一種常用的通用照明方式，其很容易安裝在鏡頭上，可給漫反射表面提供足夠的照明。
同軸照明：同軸光的形成即通過垂直墻壁出來的變化發(fā)散光，射到一個(gè)使光向下的分光鏡上，相機(jī)從上面通過分光鏡看物體。這種類型的光源對(duì)檢測高反射的物體特別有幫助，還適合受周圍環(huán)境產(chǎn)生陰影的影響，檢測面積不明顯的物體。
暗場照明：暗場照明是相對(duì)于物體表面提供低角度照明。使用相機(jī)拍攝鏡子使其在其視野內(nèi)，如果在視野內(nèi)能看見光源就認(rèn)為使亮場照明，相反的在視野中看不到光源就是暗場照明。因此光源是亮場照明還是暗場照明與光源的位置有關(guān)。典型的，暗場照明應(yīng)用于對(duì)表面部分有突起的部分的照明或表面紋理變化的照明。
漫射照明：連續(xù)漫反射照明應(yīng)用于物體表面的反射性或者表面有復(fù)雜的角度。連續(xù)漫反射照明應(yīng)用半球形的均勻照明，以減小影子及鏡面反射。這種照明方式對(duì)于完全組裝的電路板照明非常有用。這種光源可以達(dá)到170立體角范圍的均勻照明。
背光照明：從物體背面射過來均勻視場的光。通過相機(jī)可以看到物面的側(cè)面輪廓。背光照明常用于測量物休的尺寸和定物體的方向。背光照明產(chǎn)生了很強(qiáng)的對(duì)比度。應(yīng)用背光技術(shù)時(shí)候，物體表面特征可能會(huì)丟失。例如，可以應(yīng)用背光技術(shù)測量硬幣的直徑，但是卻無法判斷硬幣的正反面。
除了以上介紹的幾種常用照明技術(shù)，還有些特殊場合所使用的照明技術(shù)，比如在線陣相機(jī)中需要亮度集中的條形光照明；比如在精密尺寸測量中與遠(yuǎn)心鏡頭配合使用的平行光照明技術(shù)；比如在高速在線測量中減小被測物模糊的頻閃光照明技術(shù)；又比如可以主動(dòng)測量相機(jī)到光源的距離結(jié)構(gòu)光照明技術(shù)和減少雜光干擾的偏振照明技術(shù)等。
此外，很多復(fù)雜的被測環(huán)境需要兩種或兩種以上照明技術(shù)共同配合完成。因而豐富的照明技術(shù)可以解決視覺系統(tǒng)中圖像獲取的很多問題，光源照明技術(shù)的選擇可能對(duì)一個(gè)視覺系統(tǒng)的成功與否至關(guān)重要。
