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瑞盟MS51xx系列芯片高精准应用于机器视觉行业

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2022-4-25 22:10:06 14078 机器视觉

0 什么是机器视觉机器视觉是人工智能行业的重要前沿分支。机器视觉通过模拟人类视觉系统，赋予机器“看”和“认知”的能力，是机器认识世界的基础。机器视觉利用成像系统代替视觉器官作为输入手段，利用视觉控制系统代替大脑皮层和大脑的剩余部分完成对视觉图像的处理和解释，让机器自动完成对外部世界的视觉信息的探测，做出相应判断并采取行动，实现更复杂的指挥决策和自主行动。作为人工智能最前沿的领域之一，视觉类技术是人工智能企业的布局重点，具有最大的技术分布。机器视觉原理五大模块构筑机器视觉系统：按照信号的流动顺序，机器视觉系统主要包括光学成像、图像传感器、图像处理、IO 和显示等五大模块。光学成像模块设计合理的光源和光路，通过镜头将物方空间信息投影到像方，从而获取目标物体的物理信息；图像传感器模块负责信息的光电信号转换，目前主流的图像传感器分为 CCD 与 CMOS 两类；图像处理模块基于以 CPU 为中心的电路系统或信息处理芯片，搭配完整的图像处理方案和数据算法库，提取信息的关键参数；IO 模块输出机器视觉系统的结果和数据；显示模块方便用户直观监测系统的运行过程，实现图像的可视化。相对于人类视觉而言，机器视觉在量化程度、灰度分辨力、空间分辨力和观测速度等方面存在显著优势。其利用相机、镜头、光源和光源控制系统采集目标物体数据，借助视觉控制系统、智能视觉软件和数据算法库进行图形分析和处理，软硬系统相辅相成，为下游自动化、智能化制造行业赋予视觉能力。随着深度学习、 3D 视觉技术、高精度成像技术和机器视觉互联互通技术的发展，机器视觉性能优势进一步提升，应用领域也向多个维度延伸。机器视觉核心部件：工业相机图像分析的前提是由镜头捕捉光信号并转变为有序的电信号。区别于民用相机，工业相机具有更高的图像稳定性、传输能力和抗干扰能力，是机器视觉系统的关键组件。目前市面上的工业相机产品主要有线阵相机、面阵相机、3D 相机和智能相机等。智能相机将图像的采集、处理与通信功能集成于单一相机内，已成为工业相机发展的趋势。图像传感器是相机的核心，根据芯片类型可划分为 CCD 和 CMOS 图像传感器，两者都使用光敏二极管进行光电转化，但在工作原理和产品特性上都存在较大区别。 CCD 图像传感器是一个由光电二极管和存储区构成的矩阵，每一个感光元件在将光线转化为电荷后，直接输出到下一个感光元件的存储单元，依此类推到最后一个感光元件形成统一的输出，再由放大器放大电信号以及专门的模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号。而 CMOS 传感器中每一个感光元件都直接整合了放大器和模数转换逻辑（ADC），当感光二极管接受光照、产生模拟的电信号之后，电信号首先被该感光元件中的放大器放大，然后直接转换成对应的数字信号。 CMOS 传感器在应用于机器视觉初期，由于在处理快速变化的影像时，容易因电流变化过于频繁而产生过热现象，使得噪声难以抑制，因此仅应用在影像画质要求较低的中低端工业产品；而 CCD 由于图像质量更高、抗噪能力更强的优势多应用于高端场合。成像的核心：镜头镜头是机器视觉图像采集部分重要的成像部件，镜头的主要作用是将目标成像在图像传感器的光敏面上，分辨率、对比度、景深以及像差等指标对成像质量具有关键性影响。工业镜头按焦距可分为定焦镜头和变焦镜头；根据光圈可分为固定光圈和可变光圈；根据视场大小可分为摄远镜头、普通镜头和广角镜头。此外，还有几种具有特殊用途的镜头，如远心镜头、显微镜头、微距镜头、紫外镜头和红外镜头等。由于传统镜头存在视差现象（即镜头的放大倍数随物距的变化而变化），且通常有高于 1~2%的畸变，远心镜头应用而生。它可以在一定物距范围内纠正视差的影响，并将畸变系数严格控制在 0.1%以下。远心镜头由于其特有的平行光路设计一直为对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所青睐，适应精密检测需求。设计光路实现目标成像：光源机器视觉系统使用的光源主要分为 LED 光源、卤素灯和高频荧光灯三种，其中最为常用的为 LED 光源。LED 光源即发光二极管光源，其发光原理和白炽灯、气体放电灯的原理都不同，LED 光源采用固体半导体芯片为发光材料，能量转换效率高，理论上可达白炽灯 10%的能耗，相比荧光灯也可以达到 50%的节能效果。此外，LED 光源具有形状自由度高、使用寿命长、响应速度快、单色性好、颜色多样、综合性价比高等特点，因此在机器视觉等工业领域具有更广泛的应用。机器视觉光源产品可按形状划分为多种类型，如环形光源、条形光源、平面光源、线光源、点光源、同轴光源等。不同的形状结构可提供不同的亮度、强度、照射角度、照射面积及颜色组合等，适用于不同的机器视觉应用场景。例如环形光源是由 LED 阵列成圆锥状以斜角照射在被测物体表面，通过漫反射方式照亮一小片区域，工作距离在 10-15MM 时，环形光源可以突出显示被测物体边缘和高度的变化，适合应用于 PCB 基板检测、IC 元件检测、集成电路印字检查等情形。机器视觉与瑞盟的关系 0
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