或許你依然希望能得到咨詢專家的協(xié)助，不過緊縮包裹型（Shrink-Wrapped）開發(fā)東西包現(xiàn)在現(xiàn)已使得短少專業(yè)經(jīng)歷的開發(fā)者也能夠照樣承當(dāng)更多依據(jù)視覺的項(xiàng)目。

要點(diǎn)

●  與視覺相關(guān)的項(xiàng)目并非全都需求咨詢專家的效勞；在硬件供貨商和開發(fā)東西供貨商的協(xié)助下，短少視覺體系開發(fā)經(jīng)歷的開發(fā)者一般也能夠完結(jié)大部分（即便不是悉數(shù)）開發(fā)作業(yè)，而且為他們的公司節(jié)約費(fèi)用。
●  在開端視覺體系開發(fā)之前，你有必要答復(fù)大約五六個(gè)問題；你的答案將底子決議體系的硬件本錢。
●  你只要挑選能夠在菜單驅(qū)動環(huán)境中能使你開端設(shè)備開發(fā)作業(yè)，然后經(jīng)過圖形編程或語法編程來完善程序，就可大大進(jìn)步功率。
●  習(xí)慣于視覺體系在裝置之后需求盡心呵護(hù)的觀念；你常常無法預(yù)見在體系運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)刻之后可能有必要調(diào)整算法的各種理由。

成功地開發(fā)一種依據(jù)視覺的設(shè)備可能需求許多專業(yè)知識，致使許多計(jì)劃這樣做的開發(fā)者都不情愿嘗試這種使命，而轉(zhuǎn)向求助于那些經(jīng)過把握技能的方方面面細(xì)微不同樹立自己職業(yè)生涯的咨詢專家。一般，一位咨詢專家不只可認(rèn)為你節(jié)約數(shù)倍咨詢費(fèi)的費(fèi)用，而且還能夠節(jié)約大量名貴的時(shí)刻。即便這樣，有些適用于依據(jù)視覺的體系開發(fā)的緊縮包裹型軟件包卻使那些沒有機(jī)器視覺或圖畫剖析經(jīng)歷的人能恬然承當(dāng)?shù)捻?xiàng)目數(shù)量不斷添加。

如果你短少恰當(dāng)?shù)慕?jīng)歷，則要走好的第一步是設(shè)法斷定哪些使命需求外界協(xié)助，哪些使命是你有可能用預(yù)包裝軟件自己敏捷完結(jié)的。供給開發(fā)東西和硬件的廠商一般能夠協(xié)助你做出這種判別。在許多情況下，這些廠商的網(wǎng)站都有協(xié)助做出這種決議的東西。給一個(gè)這樣的廠商打個(gè)電話，你一般就能夠與一位能收集有關(guān)你設(shè)備信息的運(yùn)用工程師取得聯(lián)系。在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)分，大多數(shù)廠商會向你引薦他們熟悉其作業(yè)情況的咨詢專家。一般，最經(jīng)濟(jì)的辦法就是，某個(gè)項(xiàng)目中僅僅某些部分運(yùn)用咨詢協(xié)助，例如照明部分。

圖畫剖析和機(jī)器視覺是相關(guān)而又不同的兩個(gè)范疇。從某種含義上說，圖畫剖析是機(jī)器視覺的一部分?？墒牵瑥牧硪环N含義上說，圖畫剖析是一門更廣的學(xué)科。實(shí)際上，這兩范疇的分界線常常是模糊不清的。

機(jī)器視覺運(yùn)用一般具有商業(yè)滋味。例如，機(jī)器視覺是許多制作進(jìn)程的要害部分。另一方面，"圖畫剖析"--按多數(shù)人的了解--更可能運(yùn)用于科學(xué)研討實(shí)驗(yàn)室。一些專家說，圖畫剖析常常處理的操作不及機(jī)器視覺處理的操作清晰。對不知道物體，例如學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室中（圖1）或許乃至臨床病理學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的動物組織細(xì)胞的圖畫進(jìn)行表征或分類就是一例。

圖1  冷泉港（紐約）實(shí)驗(yàn)室霍華德休斯醫(yī)學(xué)院的一個(gè)研討小組運(yùn)用Matlab及其圖畫捕獲和圖畫處理東西箱來研討哺乳動物的大腦怎么運(yùn)作。運(yùn)用圖畫捕獲東西箱，研討人員就可將顯微鏡圖畫從攝像機(jī)直接流式傳輸?shù)組atlab，并可運(yùn)用圖畫處理東西箱功用來剖析一段時(shí)刻內(nèi)的圖畫。為了一按按鈕就能進(jìn)行捕獲和剖析，研討人員在Matlab中發(fā)明了生動的圖形用戶界面。

在機(jī)器視覺中，你一般對照相機(jī)或圖畫傳感器所調(diào)查的物體有一般的了解，但你需求取得更詳細(xì)的信息。產(chǎn)品檢測設(shè)備屬于機(jī)器視覺這一類。例如，你知道一幅圖畫描繪的是哪種印制電路板模型，可是你有必要斷定一切元件的類型是否正確以及方位是否妥當(dāng)。斷定元件是否正確和方位是否合適當(dāng)然要涉及到圖畫剖析，可是這種剖析比臨床實(shí)驗(yàn)室中的那種剖析更為直觀。

機(jī)器視覺使命的分類

幾位專家將首要機(jī)器視覺使命分為以下幾類：

●  對比如墊圈、螺母和螺栓等元件進(jìn)行計(jì)數(shù)，并從噪聲布景中提取可視信息。
●  丈量 (也稱為測定) 視點(diǎn)、尺寸以及相關(guān)方位。
●  讀出，包含比如從條形碼中獲取信息、對蝕刻在半導(dǎo)體芯片上的字符的OCR（光學(xué)字符識別）以及讀出二維DataMatrix碼等操作。
●  對物體進(jìn)行比較，例如，將出產(chǎn)線上的單元與相同類型的KGU（已知優(yōu)質(zhì)單元）進(jìn)行比較，找出比如短少元件或標(biāo)簽等的制作缺點(diǎn)。這種比較可能是簡單的圖樣相減，也可能涉及到幾許或矢量圖形匹配算法。如果被比較物體的尺寸或方向各不相同的話，就有必要選用后者。比較的類型包含檢測物體的有無、匹配顏色和比較印刷質(zhì)量。被檢查的物體可能與阿司匹林藥片一樣簡單，其正確標(biāo)記需在包裝之前加以驗(yàn)證。

上述列表因?yàn)楹茉敿?xì)，所以可能意味著你能夠運(yùn)用菜單驅(qū)動的依據(jù)圖形的開發(fā)東西來創(chuàng)立機(jī)器視覺設(shè)備，而不是運(yùn)用如C++這樣的依據(jù)文本的言語來編寫代碼。雖然具有長時(shí)間用依據(jù)文本的言語對機(jī)器視覺設(shè)備進(jìn)行編程的開發(fā)者一般更情愿堅(jiān)持運(yùn)用他們多年來成功運(yùn)用的東西，但你的確能夠運(yùn)用多種菜單驅(qū)動的圖形化運(yùn)用開發(fā)軟件包之一。雖然業(yè)界中的一些人對這種不愿改動的傾向頗有微詞，但要問一問自己，如果你延聘來處理某種設(shè)備的咨詢專家第一次嘗試運(yùn)用新軟件包來完結(jié)你的作業(yè)的話，你的感觸怎么呢？

即便在各種依據(jù)圖形的東西傍邊，供貨商們也把那些真實(shí)供給可編程才能的和那些僅答應(yīng)用戶裝備設(shè)備的區(qū)別開來。這種可裝備的辦法能讓你更便利地使設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，并能供給許多開發(fā)者所需的靈活性。編程功用可為開發(fā)者供給更大的靈活性，但卻會延伸開發(fā)時(shí)刻-特別是關(guān)于那些第一次運(yùn)用一種東西的人來說更是如此。在某些情況下，可裝備的辦法和可編程的辦法都以相同的言語發(fā)作輸出，然后使你能運(yùn)用編程功用來修正或進(jìn)步你用可裝備的辦法創(chuàng)立的設(shè)備（圖2）。這樣的靈活性的潛在長處是巨大的：你能夠運(yùn)用更強(qiáng)大的東西來完善某種設(shè)備，并可憑借底子的東西，敏捷使之在原始級作業(yè)。這種辦法可下降在完善辦法上浪費(fèi)時(shí)刻的可能性，而你后來發(fā)現(xiàn)這些辦法存在底子缺點(diǎn)。

圖2  運(yùn)用Data Translation公司的Vision Foundry進(jìn)行設(shè)備開發(fā)的首要代替技能比如了東西箱的優(yōu)越性，東西箱使你能夠運(yùn)用可裝備的依據(jù)菜單的交互式東西快速驗(yàn)證概念，然后再經(jīng)過編程功用改善其設(shè)備。在Vision Foundry中，你能夠經(jīng)過編寫直觀的腳正本完結(jié)大部分編程使命。

 正在發(fā)作的調(diào)整

或許更重要的是怎么運(yùn)用兩種辦法的輕松交換運(yùn)用來簡化許多機(jī)器視覺設(shè)備中正在進(jìn)行的不行避免的調(diào)整。例如，在AOI (主動光學(xué)查驗(yàn))中，你或許希望除掉任何與KGU不同的UUT (被測單元)。唉，如果選用這種戰(zhàn)略，查驗(yàn)進(jìn)程大概會除掉你出產(chǎn)的大部分單元，即便其間大多數(shù)單元具有能夠接受的性能。闡明因?yàn)榉怯斜匾煌鴮?dǎo)致AOI體系除掉一個(gè)優(yōu)質(zhì)部件的簡單比如就是UUT運(yùn)用的某個(gè)元件的日期代碼與KGU上的等效元件的日期代碼不同。

此刻，你可在設(shè)備的規(guī)劃期間預(yù)見到數(shù)據(jù)代碼問題，并確保體系疏忽包含日期代碼的區(qū)域內(nèi)的圖畫不同。惋惜的是，雖然如此，其它非有必要不同更難意料，你有必要估計(jì)到你發(fā)現(xiàn)這些非有必要不一起需求修正設(shè)備。實(shí)際上，一些AOI體系的軟件簡直能主動地進(jìn)行這樣的修正；如果你奉告體系它除掉了優(yōu)質(zhì)單元，則軟件就會將單元的圖畫與原始KGU進(jìn)行比較，并在有不同的區(qū)域內(nèi)不再對隨后的單元進(jìn)行查驗(yàn)。

不過，這樣的辦法有時(shí)分會發(fā)作并不令人滿足的成果。假定查驗(yàn)體系裝置在一間有外部光線能夠從窗戶進(jìn)入的房間內(nèi)，然后使UUT的照度發(fā)作改變。雖然檢查員能夠一揮而就地習(xí)慣這種改變，可是這樣的改變會導(dǎo)致視覺體系將相同物體的圖畫分為不同物體的圖畫，然后引起不行意料的查驗(yàn)失利。雖然遮住窗戶能夠防止外部光線進(jìn)入，可是調(diào)整測驗(yàn)程序使KGU在各種照明極點(diǎn)情況下都能經(jīng)過或許更加經(jīng)濟(jì)合算。

即便如此，這個(gè)比如也指出了照明在機(jī)器視覺和圖畫剖析中的重要性。照明自身就是一門科學(xué)或藝術(shù)。各式各樣的照明技能具有不同的長處和弱點(diǎn)，而對UUT的照明辦法能夠處理或改善普通的機(jī)器視覺問題（參考文獻(xiàn)1）。

項(xiàng)目本錢及時(shí)刻期限

機(jī)器視覺項(xiàng)目的本錢相差很大。有幾個(gè)這樣的項(xiàng)目的本錢不逾越5000美元，其間包含硬件、預(yù)包裝軟件開發(fā)東西以及設(shè)備開發(fā)者的工時(shí)本錢。不過，如此低價(jià)的項(xiàng)目本錢很可能不包含為了抵達(dá)滿足性能而對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和調(diào)試的本錢。在本錢范圍的另一端，項(xiàng)目本錢逾越一百萬美元。這類項(xiàng)目中最常見的可能就是在轎車和航空工業(yè)中對主動出產(chǎn)線的嚴(yán)重改善。依據(jù)一些供貨商說，最常見的項(xiàng)目本錢一般從數(shù)萬美元到略高于十萬美元不等。從管理層同意項(xiàng)目啟動到視覺體系在出產(chǎn)中正常運(yùn)用的項(xiàng)目期限一般不到六個(gè)月，而且常常只要一兩個(gè)月。

并不令人驚奇的是，簡直一切視覺項(xiàng)目都從取得底子問題的答案開端。這些問題的答案充分地?cái)喽艘曈X體系硬件的本錢：需求多少臺攝像機(jī)？有必要具有多高的圖畫分辨率？五顏六色成像是否必要？每秒有必要收集多少幀？用不用發(fā)作模仿輸出的攝像機(jī)？如果這樣，就需求挑選一個(gè)幀接納板來將模仿信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字方式，在必要時(shí)還要圖畫幀的收集與外部觸發(fā)事件同步（參考文獻(xiàn)2）。

雖然一些用于模仿攝像機(jī)的幀接納器能夠一起接納來自多個(gè)攝像機(jī)的輸入，可是一次為一臺攝像機(jī)供給一個(gè)接口的電路板更為常見。如果你挑選具有數(shù)字接口的攝像機(jī)，你會運(yùn)用能夠進(jìn)行圖畫處理和圖畫收集的"智能"攝像機(jī)嗎？仍是由攝像機(jī)將原始（未處理的）圖畫數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)PC進(jìn)行處理？還有，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)選用哪種接口規(guī)范或總線與主機(jī)PC通訊呢？適用于某些總線的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)需求幀接納器?？墒?，與用于模仿攝像機(jī)的幀接納器不同，用于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的幀接納器不進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。

與硬件相關(guān)的考慮要素可能會逾越這些問題。而且，一些問題選用了一般正確的默許假定，即視覺體系的主計(jì)算機(jī)是一臺運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)范版別Windows (www.microsoft.com)的PC。機(jī)器視覺系統(tǒng)有時(shí)分在實(shí)時(shí)操作體系下運(yùn)轉(zhuǎn)，而圖畫剖析軟件則經(jīng)常在Unix或Linux下運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，與其它實(shí)時(shí)體系一樣，許多實(shí)時(shí)視覺體系選用與Pentium (www.intel.com)或Athlon (www.amd.com)器材不同的CPU。

攝像機(jī)接口

使攝像機(jī)與主機(jī)計(jì)算機(jī)接口依然是視覺體系規(guī)劃的一個(gè)要害問題。雖然呈現(xiàn)了數(shù)字化接口的攝像機(jī)，雖然成像體系選用IEEE 1394 (也稱為FireWire和i-Link)來與攝像機(jī)接口，但攝像機(jī)接口的挑選仍值得細(xì)心考慮。(正在敏捷成為干流高速PC外設(shè)接口的USB 2.0并不是工業(yè)成像范疇的一個(gè)要素，這首要是因?yàn)椋m然其480 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率名義上比開始版別的FireWire更高，但USB 2.0的以主機(jī)為中心的協(xié)議關(guān)于成像來說卻比FireWire更慢。)

FireWire是消費(fèi)類視頻體系和家庭文娛體系中盛行的高速串行總線。這種即插即用的總線選用多點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)和對等層通訊協(xié)議。該規(guī)范的開始詳細(xì)化包含速率高達(dá)400 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸速率最終將抵達(dá)3.2 Gbps。2003年1月，IEEE發(fā)布了1394b，而且其擁護(hù)者們希望不久就能夠在視覺硬件中看到800Mbps的版別。不過，雖然工業(yè)FireWire攝像機(jī)具有合理的本錢，但它在消費(fèi)類設(shè)備中的可用性在不斷添加(在消費(fèi)類設(shè)備中，所需的分辨率--有時(shí)分還有幀頻--均比工業(yè)設(shè)備中所要求的更為適度)，其纖細(xì)而柔軟的串行電纜用起來很便利，其總線數(shù)字技能具有抗擾性，但選用這類攝像機(jī)依然受到約束。

本錢可能會約束FireWire在工業(yè)成像范疇中的遍及。工業(yè)FireWire攝像機(jī)的本錢要比具有相同幀頻和分辨率的工業(yè)模仿輸出攝像機(jī)高。另一方面，F(xiàn)ireWire攝像機(jī)與模仿攝像機(jī)的本錢比較有時(shí)分可能會發(fā)作誤導(dǎo)。在具有內(nèi)置FireWire端口的體系中，攝像機(jī)一般不需求額定的接口硬件。這種攝像機(jī)包含一個(gè)ADC（模/數(shù)轉(zhuǎn)換器），而模仿攝像機(jī)則需求幀接納器來完結(jié)必要的ADC功用（圖3）。

圖3  National Instruments公司的依據(jù)Celeron的CVS-1454型細(xì)巧視覺體系（Compact Vision System）比如了為工廠環(huán)境規(guī)劃的機(jī)器視覺硬件。雖然這一體系（右上）并非一個(gè)規(guī)范的辦公室PC，但它包含三個(gè)FireWire端口然后不需求特殊的攝像機(jī)接口硬件。該體系與National Instruments公司的LabView圖形化開發(fā)環(huán)境配套運(yùn)用，而這個(gè)開發(fā)環(huán)境能經(jīng)過交互式圖形化東西快速開發(fā)程序，如果有必要，隨后再運(yùn)用完好的圖形化編程功用調(diào)試設(shè)備。

FireWire攝像機(jī)選用IEEE 1394的同步協(xié)議，這就能確保帶寬并確保數(shù)據(jù)包依照它們的發(fā)送次序抵達(dá)（如果他們悉數(shù)抵達(dá)的話）。該規(guī)范的其它協(xié)議（異步的）確保消息傳遞但不確保數(shù)據(jù)包依照它們的發(fā)送次序抵達(dá)。每個(gè)同步設(shè)備能夠每隔125μs--也就是以8kHz的最大速率--宣布一個(gè)帶寬懇求。起總線管理器效果的設(shè)備賦予每個(gè)宣布懇求的設(shè)備在隨后125μs內(nèi)發(fā)送預(yù)訂數(shù)目數(shù)據(jù)包的權(quán)利。

總線上的同步設(shè)備越多，每個(gè)設(shè)備可得到的帶寬就越少。當(dāng)FireWire總線上僅有一臺攝像機(jī)時(shí)，一臺1280×960像素黑白攝像機(jī)差不多能夠每秒發(fā)送15幀。一臺640×480像素的FireWire五顏六色攝像機(jī)大約能夠每秒發(fā)送30幀。雖然這兩個(gè)比如中的任一個(gè)似乎都不會運(yùn)用總線的悉數(shù)可用數(shù)據(jù)傳輸容量，但每個(gè)像素的比特?cái)?shù)以及攝像機(jī)使數(shù)據(jù)格式化的辦法卻會對最大幀速率發(fā)作影響。順便闡明一下，分辨率越高并不總是越好。分辨率較高的攝像機(jī)不只價(jià)格更貴，幀速率一般比分辨率較低的攝像機(jī)更慢，而且還更容易提醒UUT和KGU之間微不足道的不同，然后進(jìn)步AOI體系錯(cuò)誤地檢測毛病的速率。

更多攝像機(jī)接口

除了FireWire之外，數(shù)字輸出攝像機(jī)的接口選件還包含RS 422并行接口和Camera Link（表1）。RS 422攝像機(jī)接口還沒有徹底規(guī)范化，所以一般需求攝像機(jī)專用接口卡。從用于模仿輸出攝像機(jī)的接口卡的含義上來說，這些卡并不是幀接納器，但它們一般相同可插入主PC的PCI總線。因?yàn)橛袝r(shí)分需求50多根連線，并行接口被證明并不適用。不過，RS 422數(shù)字?jǐn)z像機(jī)依然受歡迎，而且持續(xù)用得廣泛。

AIA的Camera Link是性能最高的數(shù)字輸出攝像機(jī)接口規(guī)范。與FireWire不同，Camera Link答應(yīng)每條總線上只要一臺攝像機(jī)，但許多PC能夠包容多條Camera Link總線。Camera Link可在并行組合的單向鏈路、串行鏈路和點(diǎn)對點(diǎn)鏈路上，運(yùn)用SERDES（串行化/解串行化）技能以高達(dá)4.8 Gbps的速度發(fā)送數(shù)據(jù)。每條鏈路可傳送來自7個(gè)通道的數(shù)據(jù)，并運(yùn)用每條鏈路需求兩根導(dǎo)線的LVDS (低電壓差分信號傳輸) 技能。通道的數(shù)目決議了Camera Link總線的最大數(shù)據(jù)速率。一條裝備徹底的總線能夠有76個(gè)通道，其間包含11條鏈路和22根導(dǎo)線，不過該規(guī)范考慮到具有28個(gè)通道和56個(gè)通道的總線 (4和8條鏈路及8和16根連線)。每條Camera Link總線一般需求PC中的一個(gè)獨(dú)立接口卡。

選用Camera Link總線現(xiàn)在還涉及到編寫額定的軟件。因?yàn)樵赑C中生成Camera Link總線的卡既稀少又沒有徹底規(guī)范化，所以緊縮包裹型運(yùn)用程序開發(fā)軟件包一般短少Camera Link啟動程序。雖然如此，如果需求Camera Link的有目共睹的速度，那你就沒有多少挑選地步。

某些時(shí)分，你可運(yùn)用智能攝像機(jī)來減少視覺體系有必要處理的數(shù)據(jù)量，因?yàn)橹悄軘z像機(jī)能夠先對其收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或緊縮，然后再將數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)PC。這樣的攝像機(jī)有時(shí)分既可下降攝像機(jī)與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)速率又可下降主機(jī)與主機(jī)中負(fù)載之間的數(shù)據(jù)速率，但本錢較高?？墒牵阌斜匾_保數(shù)據(jù)緊縮要么是真實(shí)無損的，要么是不需求緊縮中丟失的數(shù)據(jù)。