細心留意，食品包裝上經常有這樣的字眼：“此前最佳”日期。在生產中，要對日期等相關數字、符號一一檢查確認，靠人眼顯然吃力。機器視覺的出現使這一現象得到改觀。

當然，替代人工視覺，滿足人工視覺難以滿足要求的場合，僅是機器視覺應用的一小部分。它更重要的作用在于提高生產的柔性和自動化程度，在大批量工業生產過程中，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產效率和生產的自動化程度。在一些不適合人工作業的危險工作環境，它還可以避免一些不必要的危險，同時，機器視覺易于實現信息集成，對現代工業化生產起著重要促進作用。而近年，隨著機器視覺崛起及全球制造中心向中國轉移，中國機器視覺市場已成為國際廠商關注焦點。業內人士預測，中國機器視覺市場規模到2015年將達200億元。

本期《伺服與運動控制》精品一欄將對此市場一線精品進行盤點，同時，本期欄目也邀請到德國Basler、加拿大M atrox、Princetion等多家國外一線品牌代理商北京三寶興業（微視凌志）視覺技術有限公司銷售市場部經理崔志遠先生講述產品挑選之道及機器視覺市場相關發展。

專家Q & A

北京三寶興業（微視凌志）視覺技術有限公司

銷售市場部經理 崔志遠

注：三寶興業（原微視凌志圖像）是國內最早一批做視覺的公司之一，在機器視覺行業已有十多年的背景，代理世界一流廠商品牌，能為客戶提供前端光源、鏡頭相機到后端采集卡、圖像處理軟件、處理工作站以及視覺相關配件等一站式服務。

《伺服與運動控制》=伺 崔志遠=崔

伺：您如何看待機器視覺及在中國發展？

崔：機器視覺作為新興高科技行業，旨在用機器來代替人眼，服務工業制造業，以提高制造效率、降低成本，從而進一步促進制造業的發展。近些年來，機器視覺的市場每年都在飛快增長，這個行業在國外已經發展到了一個相對成熟的階段，而這個行業目前在國內，還處在一個飛速發展的初級階段，機器視覺應用還未被整個工業領域所認知，但已經有越來有多的工業領域開始使用機器視覺，長遠來看，中國機器視覺前景不錯。

伺：如何挑選合適的機器視覺產品？

崔：挑選視覺產品其實和我們日常挑選貨品一樣，性價比肯定是我們考慮的首要因素。性價比中，性能是排在第一位的，對于一個視覺需求來說，性能達不到，再好的價格也是浪費。在性能挑選方面，相機作為一套視覺系統中的核心部件是我們最先要確立的。挑選相機最基礎的2個參數就是分辨率和幀速率。分辨率通過視覺系統所要實現的精度來確定，而相機的幀速率就需要通過被測物的采樣頻率來確定。相機確定后，可根據相機的分辨率以及視場和工作距離等參數來確定相匹配的鏡頭，根據相機的輸出方式以及點頻等參數來選擇匹配的采集卡。在硬件基本確立好之后，視覺軟件的選取就需要考慮對應用實現的可行性以及執行效率還有對硬件的兼容性。在性能確認滿足后，就需要對比產品的價值，價值不僅僅包括產品表面的價格，還需要考慮產品的隱形成本，也就是產品的質量，穩定性方面。 最后結合性價比選取一套最合適的產品。

伺：機器視覺有哪些新趨勢？

崔：機器視覺最終服務的是工業制造業，那么隨著工業的發展以及市場規模的不斷擴大，視覺產品的發展有兩個方向：高性價比和高效率。關于高性價比也就是說在追求高性能的同時需要有更好的成本控制，目前國際上的很多知名大廠都在向這個方面發展，如德國Basler作為行業的領軍企業已率先邁出了這一步，其旗下的Ace系列產品率先做到了在國際一流的品質下有一個非常有競爭力的價格體系。關于高效率，一方面是更大分辨率的產品，另一方面則是更高幀速率/線掃描速率的產品，這兩方面在提高效率方面是殊途同歸。

伺：您如何看待firewire、USB 3.0、GIGE、Camera link各接口的發展？

崔：Firewire作為上一代即插即用的數據傳輸接口，在過去的視覺發展中起到了非常大的作用，但隨著相機技術的發展，需要數據傳輸的帶寬越來越大，Firewire已經逐漸無法滿足相機數據的傳輸，并且作為電子類產品，Firewire的周邊配件越來越少，這種接口將漸漸淡出視覺應用；

USB3.0作為新一代的即插即用數據接口，以其便捷、高帶寬受到了行業的矚目，國內外相機廠商都在相機推出了USB3.0接口的產品。隨著USB3.0的周邊配件越來越多，USB3.0接口在今后的視覺市場中，將會被更廣泛的應用，不過，受其數據傳輸線纜長度的限制，USB3.0確實無法完全替代GigE，而只能作為與GigE并行的一種數據接口在視覺市場中存在；

GigE接口還風頭正盛，是目前視覺市場的主力數據傳輸方式，而在未來的視覺市場中，仍是數據傳輸方式的主要接口形勢；

CameraLink數據接口在機器視覺行業中擁有較長的發展歷史，而目前主要應用于中、高端的視覺產品上。CameraLink以其數據傳輸的穩定性、低延時、抗干擾能力強受行業內的認可，現在來看，其在眾多視覺接口形式中，還將會占有一席之地。

1智能相機及傳感器

智能相機是一種高度集成化的微小型機器視覺系統。它將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機內，從而提供了具有多功能、模塊化、高可靠性、易于實現的機器視覺解決方案。同時，由于應用了最新的DSP、FPGA及大容量存儲技術，其智能化程度不斷提高，可滿足多種機器視覺的應用需求。

這三款智能相機屢獲殊榮

 堡盟： Verisens系列智能相機：

特色：Baumer最新的Verisens系列智能相機采用堡盟享有專利的FEX圖像處理器技術，其靈感來源于人的眼睛，無論現場光照條件如何，利用FEXLoc目標定位工具均可以穩定的找到目標物的輪廓；相機內部集成頻閃控制器，可以給任意的外部LED照明光源供電并通過頻閃功能實現其和相機的同步；Verisens的OCR功能不需要預先進行字體培訓，只需輕點鼠標即可完成設置，極大提升使用效率；基于標準的Web瀏覽器，Verisens Web界面功能可靈活配置人機界面，省去了用戶編程的時間。

典型應用：食品及飲料行業的保質期檢查；包裝行業的瓶蓋檢測、標簽位置等；汽車行業的產品裝配質量、尺寸測量、二維碼讀取；裝配搬運行業的機械手定位、零部件就位及位置監控等。

Cognex（康耐視）：In-Sight 7000系列視覺系統

特色：獲獎的In-Sight® 7000系列視覺系統有多種機器視覺用途。這些完全集成的智能攝像頭具有自動對焦、快速圖像捕獲、集成照明和鏡頭，以及用于檢測、色彩、OCR應用等等的強大視覺工具。它們還具有為一系列外部照明提供電源和進行控制功能，盡在一個緊湊的工業IP67包裝中。

典型應用：高精度測量、定位和檢測視覺等。

邁思肯：VisionHAWK視覺系統

特色：Vision HAWK采用可實現無限自動聚焦的先進液態鏡頭技術，其設計易于配置和操作。Vision HAWK含有集成光學部分和光源、工業通訊協議和即插即用的連接。和Vision MINI一樣，可通過邁思肯的簡化版機器視覺軟件AutoVISION™或更先進的Visionscape®軟件來操作。

典型應用：適合多種檢測應用，包括組裝驗證、部件識別、讀碼等。

智能相機知多少？

智能相機一般由圖像采集單元、圖像處理單元、圖像處理軟件、網絡通信裝置等構成，各部分掌握不同功能。

1、 圖像采集單元

在智能相機中，圖像采集單元相當于普通意義上的CCD/CMOS相機和圖像采集卡。它將光學圖像轉換為模擬/數字圖像，并輸出至圖像處理單元。

2、圖像處理單元

圖像處理單元類似于圖像采集/處理卡。它可對圖像采集單元的圖像數據進行實時的存儲，并在圖像處理軟件的支持下進行圖像處理。

3、圖像處理軟件

圖像處理軟件主要在圖像處理單元硬件環境的支持下，完成圖像處理功能。如幾何邊緣的提取、Blob、灰度直方圖、OCV/OVR、簡單的定位和搜索等。在智能相機中，以上算法都封裝成固定的模塊，用戶可直接應用而無需編程。

4、網絡通信裝置

網絡通信裝置的智能相機的重要組成部分，主要完成控制信息、圖像數據的通信任務。智能相機一般均內置以太網通信裝置，并支持多種標準網絡和總線協議，從而使多臺智能相機構成更大的機器視覺系統。

2.工業相機

工業相機是機器視覺系統中的一個關鍵組件，其最本質的功能就是將光信號轉變成AFT-808小型高清工業相機為有序的電信號。選擇合適的相機也是機器視覺系統設計中的重要環節，相機不僅是直接決定所采集到的圖像分辨率、圖像質量等，同時也與整個系統的運行模式直接相關。

您不可錯過的三款工業好相機

Basler：Ace系列Camera Link面陣攝像頭

特色：分辨率從VGA到500萬像素；超小型設計：42x29x29mm；千兆網（GigE Vision）或Camera Link接口；支持PoE（通過以太網線供電802.3af）；支持PoCL（通過Camera Link線供電）。

典型應用：半導體及零部件檢測；制造業質量控制；食品和飲料檢測；智能交通系統；顯微鏡和醫療成像。

E2V：EliiXA UC4/UC8 3彩色線陣攝像頭

特色：與3CCD棱鏡媲美的色彩還原能力，且具高性價比；三種芯片可選：RGB 3線/RGB+黑白4線/RGB+NIR（近紅外）4線；10µm像素尺寸、20µm行間距，避免視場角過大產生行遮擋；18KHz線速率、62dB動態范圍；8、10、12bit數據格式。

典型應用：食品檢測、材料表面檢測以及度量等

UNIQ：UC-1830彩色數字照相機

特色：1024x1024高分辨率，使用了逐行掃描隔行傳輸的技術。CCD帶有R，G，B原色馬賽克濾光片。具有外部異步采集功能，能夠很容易的抓拍高速運動物體的圖像。其CCD的方形像素更適合用于處理、測量和分析方面的應用。本產品體積小、重量輕，其數字和模擬輸出，快門選擇其后面板上的許多其它功能使用起來都十分簡便。

典型應用：機械視覺、自動檢測、運動采集及分析、高分辨率圖象采集、醫學影象、生物圖象、顯微圖像、非接觸測量等科學和工業領域。

1、根據應用的不同分別選用CCD或CMOS相機

3.工業鏡頭

在機器視覺系統中，鏡頭的主要作用是將成像目標傳達到圖像傳感器的光敏面上。鏡頭的質量直影響到機器視覺系統的整體性能，合理地選擇和安裝鏡頭，是機器視覺系統設計的重要環節。

如何選擇合適鏡頭？

1、波長、變焦與否

工業鏡頭的工作波長和是否需要變焦是比較容易先確定下來的，成像過程中需要改變放大倍率的應用，采用變焦鏡頭，否則采用定焦鏡頭就可以了。

是否需要另外采取濾光措施？單色光還是多色光？能否有效避開雜散光的影響？把這幾個問題考慮清楚，綜合衡量后再確定鏡頭的工作波長。

2、特殊要求優先考慮

結合實際應用，可能會有特殊的要求，應該先予明確下來。例如是否有測量功能，是否需要使用遠心鏡頭，成像的景深是否很大等等。景深往往不被重視，但是它卻是任何成像系統都必須考慮的。

3、工作距離、焦距

先明確系統的分辨率，結合CCD像素尺寸就能知道放大倍率，再結合空間結構約束就能知道大概的物像距離，進一步估算工業鏡頭的焦距。

4、像面大小和像質

遵循“大的兼容小的”原則——相機感光面不能超出鏡頭標示的像面尺寸——否則邊緣視場的像質不保。

像質的要求主要關注MTF和畸變兩項。在測量應用中，尤其應該重視畸變。

5、光圈和接口

工業鏡頭的光圈主要影響像面的亮度。但是現在的機器視覺中，最終的圖像亮度是由很多因素共同決定的：光圈、相機增益、積分時間、光源等等。所以為了獲得必要的圖像亮度有比較多的環節供調整。

工業鏡頭的接口指它與相機的連接接口，它們兩者需匹配，不能直接匹配就需考慮轉接。

6、成本和技術成熟度

如果以上因素考慮完之后有多項方案都能滿足要求，則可以考慮成本和技術成熟度，進行權衡擇優選取。 例如，要給硬幣檢測成像系統選配工業鏡頭，約束條件：相機CCD 2/3英寸，像素尺寸4.65µm，C口。工作距離大于200mm，系統分辨率0.05mm。光源采用白色LED光源。

4.圖像采集卡

圖像采集卡，可獲取數字化視頻圖像信息，并將其存儲和播放出來的硬件設備。

兩款功能強大的圖像采集卡

MATROX ：Solios GigE自帶處理器系列

特色：4個獨立的千兆網（GbE）端口；最多可以同事對源自8路GigE VisionTM接口輸出的信息包進行過濾；64MB板上幀存；可采集來自面陣/線陣相機的數據；離散I/O的全補碼；可編程控制彩色空間轉換；可選擇添加定制的基于FPGA的處理芯片。

Foresight Imaging：AccuStream50+.75+.170+

特色：像素抖動+0.5ns，信噪比47dB，增益、黑電平、相位調整；實時視頻傳輸，并創建AVI格式文件，超過250MB/秒的速度通過64bit/66MHz PCI總線傳輸，實時同步傳輸到內存與顯存；點頻達170MHz，分辨率達2048*2048，兼容DDC。

典型應用：海上導航系統，雷達顯示，醫療成像，監控顯示檢測，軍用成像。

如何選購圖像采集卡？

1、硬件的可靠性

這里有兩個經驗性的技巧用以評估不同板卡的可靠性，板上的器件的數量和功耗。試著去選擇具有更低功耗的采集卡。在其它條件同等情況下，一塊復雜具有更多器件的卡會比器件較少的卡耗散更多的熱量。好的設計會采用更多的ASIC和可編程器件以減少電子器件的數量，而達到更高的功能。還可以選擇具有更少的無用功能的卡以減少不必要的麻煩。

2、軟件的支持

基本上所有圖像采集卡都支持二次開發，通常隨圖像采集卡都附送一些采集、存儲、顯示相關的函數庫，而圖像處理相關的函數庫雖然需要得到響應的硬件支持但往往都是另外銷售的，因此在選擇采集卡的同時還必須考慮此視覺系統要選用的軟件與采集卡是否兼容，是否使用方便，其軟件是否要求付費等。

5.視覺軟件

如果說工業相機是眼睛，那么視覺軟件便是大腦，是整個機器視覺中的核心部分。

廣泛應用的3系列視覺軟件

康耐視：VisionPro®計算機視覺系統

特色：不管您所使用的攝像頭或板卡是何種類型，甚至可以支持三維輪廓儀、熱像儀和X射線成像儀之類的非傳統來源。這意味著所有應用都可得益于應用廣泛的工業級康耐視工具。經全世界 500，000多臺安裝驗證，VisionPro®工具庫可涵蓋所有的視覺需求。

邁思肯：AutoVISION™機器視覺軟件

特色：該軟件旨在為用戶提供一套完整的機器視覺工具的同時，縮短學習機器視覺軟件的相關過程。編程和設備配置期間的實時反饋功能可幫助分秒必爭的工程師輕松地實現視覺應用。AutoVISION™可用于邁思肯的Vision MINI和Vision HAWK硬件平臺。

National Instruments（NI）：NI視覺采集、NI視覺開發、NI視覺生成器

特色：NI視覺軟件產品具有機器視覺應用的眾多優勢。若想無須編程即可創建、校準并部署一個視覺應用程序，請選擇用于自動檢測的視覺生成器（Vision Builder for Automated Inspection）。若您的機器視覺應用需要強大的程序庫，視覺開發模塊可為您縮短的開發周期，節省您的時間和金錢。 IEEE 1394接口的NI-IMAQ是一個驅動軟件，可用于從火線（Firewire）接口相機采集圖像并將其應用到LabVIEW、LabWindows/CVI或Measurement Studio程序中。

常見視覺軟件還有哪些？

德國MVtec公司開發的halcon，美國國家儀器（NI）公司研制開發的LabVIEW，Intel建立的OpenCV，微軟公司開發的的Visual c++，加拿大Matrox公司開發的Mil等