機(jī)器視覺（Machine Vision或Machine Visual Perception)是自動化產(chǎn)品中正在崛起的一類產(chǎn)品，需求量逐年增加，而且有很大的發(fā)展空間，近十年來引起了人們的廣泛重視。
視覺作為人類最主要的獲得信息的來源，約占五官由外界獲得信息量的70%以上，視覺或圖像所提供的直觀作用，不是語言和文學(xué)描述所能達(dá)成的。我們所談到的機(jī)器視覺，是從一般照像機(jī)、攝像機(jī)、視頻圖像技術(shù)（一般電視、工業(yè)電視、用于更多行業(yè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)）之外，發(fā)展起來的用于科學(xué)技術(shù)及工業(yè)生產(chǎn)的一門技術(shù)。同時，與之相伴的圖像處理技術(shù)也得到了發(fā)展，它是模式識別和智能控制的分支科學(xué)。在上世紀(jì)60年代太空探測時開始，它們相繼在遙感技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、軍事及工業(yè)上得到了應(yīng)用，它們研究圖像數(shù)字化和圖像編碼化，圖像的增強(qiáng)，復(fù)原與重建，圖像的分割與描述等。而且從黑白發(fā)展到彩色，靜態(tài)到動態(tài)及實時快速響應(yīng)，從二維發(fā)展到三維等，它們覆蓋了條形碼、二維碼及指紋等生物識別技術(shù)，它們在機(jī)器人領(lǐng)域也是不可或缺的一門技術(shù)，即機(jī)器人視覺（Robot Vision）。機(jī)器人視覺技術(shù)，它完成了識別對象物，測定它的位置和姿態(tài)……，最終達(dá)到圖像理解的目標(biāo)。
機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展，得益于視覺傳感器的發(fā)展，原來的模擬成像由于CMOS應(yīng)用較少或CCD半導(dǎo)體器件而進(jìn)入數(shù)字化成像階段。電荷耦合器件CCD(Charge Coupled Device)，它像傳統(tǒng)的照像機(jī)的底片一樣，是感應(yīng)光線的電路裝置，CCD上分布的微小感光像元在光照射時，在設(shè)定的積分時間內(nèi)將光的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為各像元電荷的多少，然后電荷轉(zhuǎn)移到相應(yīng)移位寄存器單元中，再在時鐘的驅(qū)動下將電信號順次輸出，進(jìn)入電路處理，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、信息存貯和延時功能，而且集成度高、功耗小。
3CCD即有3個CCD-chip，并且R、G、B（紅、綠、藍(lán)）3原色分別由3個芯片（成像光學(xué)系統(tǒng)及濾色器分別對應(yīng)3個CCD）來處理，將電信號傳送到控制部分，并合成為圖像中相應(yīng)像素點的彩色數(shù)據(jù)。從工業(yè)應(yīng)用出發(fā)，對目標(biāo)物圖像特征值提取，需要分析顏色模型，RGB即為常見的數(shù)字化的顏色模型，另外就是HIS模型（H色調(diào)、S飽和度即顏色的濃度純度、I亮度），從人心里感知來說，它比RGB更容易接受。所以有時就需要進(jìn)行模型（或稱空間）轉(zhuǎn)換。
機(jī)器視覺、機(jī)器視覺系統(tǒng)或統(tǒng)稱機(jī)器視覺技術(shù)，它的定義可以作如下描述：它是用圖像采集設(shè)備掃描目標(biāo)物并提取信息進(jìn)行處理，然后將處理結(jié)果作為控制信息傳遞給執(zhí)行元件，從而實現(xiàn)對目標(biāo)操作的一種技術(shù)。它包括攝像頭、控制器、光源及相關(guān)配件和圖像處理等軟件。
我國機(jī)器視覺產(chǎn)品市場發(fā)展迅速，但用戶認(rèn)知程度還很有限。國內(nèi)廠商在系統(tǒng)集成、開發(fā)應(yīng)用市場方面進(jìn)步較快，但硬件、軟件的開發(fā)創(chuàng)新較差，鏡頭、光源等生產(chǎn)能力尚可，而相關(guān)集成電路、傳感器等核心生產(chǎn)技術(shù)還很落后，距離形成自主的產(chǎn)業(yè)還有很長的一段路要走。
機(jī)器視覺和機(jī)器視覺系統(tǒng)
機(jī)器視覺作為工業(yè)自動化儀表的一個分支，進(jìn)入國內(nèi)的外商有邦納、邁思肯、康耐視、堡盟等公司，國內(nèi)廠商有凌華、信捷、研拓等公司。
美國邦納工程國際有限公司針對包裝行業(yè)推出了iVuPLUS系列經(jīng)濟(jì)型視覺，它無需連接電腦進(jìn)行設(shè)置，可直接通過自身的
觸摸屏快速完成程序設(shè)置。它集Match、Area、Blemish、Sort功能于一身，可滿足用戶大多數(shù)場合的檢測需要，同時具有以太網(wǎng)通訊和RS232通訊，可傳輸圖像和檢測數(shù)據(jù)。可保存30個檢測程序，通過外部指令進(jìn)行快速切換。支持讀碼器產(chǎn)品，包括QR碼在內(nèi)的常見一維碼和二維碼的快速識別。它的軟件功能有二值化檢測、邊緣檢測、幾何定位、模板比對、字符識別、涂膠檢測、條碼檢測和顏色查找等。
美國邁思肯（Microscan）公司是一維碼、二維碼、機(jī)器視覺技術(shù)整體解決方案供應(yīng)商。2011年推出了Auto VISION?機(jī)器視覺系列產(chǎn)品，包括Vision HAWK和Vision MINI智能相機(jī)，及Auto VISION?機(jī)器視覺軟件。該軟件縮短了用戶學(xué)習(xí)時間，具有易學(xué)性，而且有編程和設(shè)備配置時的實時反饋功能，做到易用性。Vision MINI為內(nèi)嵌式識別與檢測應(yīng)用提供了可靠性能，通過全面集成光源和自動聚焦鏡頭，其嬌小外形（25.4mm*45.7mm*53.3mm）為促狹空間內(nèi)的靈活定位提供了條件。采用廣角光學(xué)系統(tǒng)，適合近程機(jī)器視覺任務(wù)，如部件識別、色彩配比、Data Matrix碼讀取和部件定位。Vision HAWK適合多種檢測應(yīng)用，是工業(yè)智能視覺系統(tǒng)。采用可實現(xiàn)無線自動聚焦的先進(jìn)液態(tài)鏡頭技術(shù)，易于配置和操作。含有集成光學(xué)部分和光源、工業(yè)通訊協(xié)議和即插即用的連接。除可采用上述軟件外，還可采用更先進(jìn)的軟件Visionscape?。
同時，Vision HAWK和QX HAWK讀碼器推出了C-mount鏡頭配置，這種轉(zhuǎn)角C-mount鏡頭是自動識別和機(jī)器視覺產(chǎn)品組合的一項重要補(bǔ)充，它成功解決了廣泛的工業(yè)條形碼與視覺應(yīng)用綜合問題，而且對需要外部照明，在狹小空間內(nèi)的直角安裝或內(nèi)置鏡頭不能解決的視覺應(yīng)用來說是理想的選擇。
康耐視公司機(jī)器視覺相關(guān)的智能芯片（VSOC），用在Data Man500系列讀碼器上，視覺功能得到了大幅提升，甚至超過了激光讀碼器。
堡盟公司在系統(tǒng)集成，提供防護(hù)等級高、抗干擾能力強(qiáng)的產(chǎn)品，對比較特殊的環(huán)境提供解決方案方面也很有特色。
2011年，凌華科技發(fā)布了小型機(jī)器視覺系統(tǒng)EOS-1200，該系統(tǒng)搭載第二代Intel?CoreTMi7四核處理器，提供四通道POE（Power over Ether）端口，數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)4GB/s。支持IEEE1588精密時間同步協(xié)議，讓多工業(yè)相機(jī)可達(dá)到同步取像。支持多通道Gig E Vision相機(jī)與圖像分析軟件，用戶無須額外安裝程序，可輕易整合相機(jī)和開發(fā)程序，有效縮短客戶的開發(fā)周期。該公司在整合運動控制與機(jī)器視覺技術(shù)用于半導(dǎo)體電子行業(yè)及高清醫(yī)療成像分析、激光切割和雕刻行業(yè)、汽車制造行業(yè)等方面，有一定成績。
機(jī)器視覺在醫(yī)藥工業(yè)的應(yīng)用：
機(jī)器視覺在醫(yī)藥工業(yè)中應(yīng)用較廣，首先是在外觀、包裝方面得到應(yīng)用。邦納與知名制藥廠有著良好的合作，無論是藥品的泡罩包裝、液體的灌裝，還是后端的壓蓋、貼標(biāo)、噴碼，以及最后的裝盒檢測，邦納公司都有成熟的解決方案。如iVu
圖像傳感器可進(jìn)行包裝盒內(nèi)物體檢測；在包裝線上方安裝iVu圖像傳感器來確保每個包裝盒內(nèi)都附帶有說明書，通過設(shè)定Match工具用來進(jìn)行檢測，Match工具可以360度范圍對被測物進(jìn)行查找，因為藥盒內(nèi)的說明書的擺放可以是任意角度的，但表面必須朝上。當(dāng)檢測到藥盒內(nèi)沒有說明書時，傳感器會給生產(chǎn)線發(fā)出“錯誤”信號，從而將藥盒剔除。邦納還為中國市場提供了體型精小、功能強(qiáng)大、不需要PC進(jìn)行設(shè)定的傳感器P5iVu，尤其適用于普通光線傳感器不能解決問題的場合。
為了給醫(yī)藥工業(yè)自動化技術(shù)人員提供應(yīng)用機(jī)器視覺的思路，特舉出如下應(yīng)用實例：
◆凌華科技公司在機(jī)器視覺和運動控制結(jié)合方面的成果用于智能機(jī)器人，做到在機(jī)器視覺 取得相關(guān)定位影響后，將影像進(jìn)一步傳輸?shù)竭\動控制卡，卡片具備的DSP數(shù)字信號處理器可得出辨識物體的三維空間坐標(biāo)位置，之后再將空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成多軸機(jī)器人系統(tǒng)坐標(biāo)，驅(qū)動機(jī)器人開始工作，從而完成取代人工定位和人工檢測，實現(xiàn)辨識、量測、回溯（追溯）、跟蹤，在與管控一體化系統(tǒng)中EMS系統(tǒng)整合后，應(yīng)用于物料管理，零件條碼管理和成品檢測。該公司供應(yīng)了與IPC（工業(yè)PC機(jī)）的連接。
◆邁思肯公司智能相機(jī)一個硬件可以同時完成條碼閱讀和視覺檢測功能，如在藥品生產(chǎn)企業(yè)可以同時讀取條形碼和OCR。又如在飲料廠可以除了讀取條形碼，同時檢查瓶蓋是否對齊。又如在電子工廠（PCB）既可以讀取芯片上的Data Matrix碼，還可以確保電路板上元件位置正確。該產(chǎn)品提供與PLC的連接。由于一機(jī)多功能，追溯跟蹤更易實現(xiàn)。
◆注射治療和臨床營養(yǎng)全球領(lǐng)導(dǎo)者Fresenius Kabi公司需要一種能有效解決小型血清瓶檢驗難題的特殊機(jī)器。經(jīng)康耐視合作伙伴Edge Vision的推薦與集成，IPF為他們提供了一套配備康耐視In-Sight視覺系統(tǒng)的機(jī)器。在此應(yīng)用中，安裝的In-Sight攝像頭不僅可以檢測血清瓶中的液位，而且還可以以每小時10,000瓶的速度檢測瓶中的雜質(zhì)。
◆制藥廠中過程控制系統(tǒng)較多，濃度測量是個難題，制藥、食品、制糖和化工電力等行業(yè)中，水質(zhì)鐵離子分析可以利用CCD
顏色傳感器替代人類視覺，結(jié)合圖像檢測技術(shù)實現(xiàn)鐵離子含量測量。
結(jié)語
通過上述應(yīng)用實例，制藥行業(yè)應(yīng)順應(yīng)人力成本提升，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)改組，安全環(huán)保要求苛刻的形勢，加快機(jī)器視覺的應(yīng)用步伐。
