机器视觉检测图像处理相关知识讲解

图像处理具有以二维平面拍摄目标物的特长。因此可以广泛应用于自动检查，以代替目视检测及目视检查。下面对构成图像处理基础的CCD（像素）和图像处理的基础知识进行讲解。关于摄像元件CCD数码相机的构造与传统的胶片式相机（模拟式）基本相同。所不同的是数码相机中使用被称为CCD的光电转换元件代替胶片，图像则作为数字信息采入。

CCD即相当于模拟式相机的胶片，那么它又是如何将图像转换为数字信号的呢？CCD是英语ChargeCoupledDevice（电荷耦合元件）的缩写，是一种将图像转换为电信号的半导体元件。大小约为长宽各1厘米左右，由类似棋盘的格状排列的小像素(pixel)组成。用相机拍摄风景时，拍摄对象发出的光通过镜头在CCD上成像。光到达CCD的某个像素时，将根据光的强度产生相应的电荷。将该电荷的大小读取为电信号，即可获得各像素上光的强度（浓度值）。换言之，每个像素都是一个可以检测光强度的传感器（光电二极管）。所谓200万像素CCD就是一个由200万个光电二极管构成的集合体。在检测位置及检测物体的尺寸均已确定的情况下，使用一个光电传感器就可以检测该位置是否存在该物体。但是，在生产线上的位置不确定、工件有不同尺寸，或者不只是检查工件是否存在，而是要测量工件大小、尺寸时，则使用一个光电传感器是远远不够的。

通过使用由数十万或数百万个传感器构成的CCD，可以实现包括第一页中所述的四种检查在内的多种检查或检测。视觉系统中像素数据的活用方法前面谈到，CCD的各像素可以检测光强度并使之数字化，而利用数十万到数百万个这样的数据就可以实现视觉系统。不知道大家是否可以理解？

作为本讲的最后部分，下面将简单说明一下各像素将光强度作为何种数据传给控制器、而控制器又是如何处理这样的数据的。各像素数据（以最常见的黑白相机为例进行说明）亮度的256等级示意图大部分图像传感器可以根据光强度将数据分为256个等级（8位）。在最基本的黑白处理中，黑色（纯黑色）的数值为“0”，白色（纯白色）的数值为“255”，其它处于两者之间的颜色则根据光强度转换成其它数值。

换言之，CCD的每一个像素都有一个位于“0”（纯黑色）与“255”（纯白色）之间的数值。例如，对于黑、白各占一半的灰色，其数值为“127”。图像是256级数据的集合体CCD的图像数据是构成CCD的各像素的数据的集合。

像素数据用256级浓淡数据加以表示。1.原图像2.用2500个像素显示的左图3.放大眼睛部分后用

256级数据加以表示眼睛中央部分较黑，周围较淡，因此中央部分的数值是“30”，周围部分的数值是“90”。如上图所示，图像数据的每一个像素都可以用0~255中的某一个数值加以表示。所谓视觉系统是指对于每一个像素，按照下例中所示的计算公式进行计算，然后找到图像上有特征的地方。例1：损伤/欠缺检查将检测区域分为多个分割（数像素角），计算各分割的平均浓度（0~255），然后加以比较。浓度值超过一定值的区域被视为有损伤或欠缺。计算4像素角分割的平均值，然后与周围进行比较。

如上图所示，在红色分割内检测到损伤。CCD基础和视觉系统总结视觉系统器可以利用摄像元件CCD中各像素的256级浓度数据，检测面积（即像素数量）、