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    機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

    由于機器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動處理，也易于同設(shè)計信息以及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中，人們將機器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗和質(zhì)量控制等領(lǐng)域，如半導(dǎo)體、電子、計算機配件、消費品、食品、汽車、冶金、包裝、制藥等行業(yè)。

   簡而言之，機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷，而在機器視覺近20年的發(fā)展歷程中，受圖像攝取技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)所限，機器視覺系統(tǒng)普遍基于二維視覺技術(shù)。近年來，隨著三維圖像攝取技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，3D視覺技術(shù)成為計算機視覺領(lǐng)域的發(fā)展焦點。

   3D視覺產(chǎn)品層出不窮

   機器視覺的重要作用就是提升制造業(yè)生產(chǎn)的自動化水平，而隨著用戶自動化產(chǎn)品和技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，以前用戶可能只需要2D的效果，現(xiàn)在越來越多的用戶開始要求能夠?qū)崿F(xiàn)3D的檢測效果，這推動了3D技術(shù)視覺產(chǎn)品從實驗室快速走向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路。

  西克的3D視覺傳感器就是跟隨著用戶的需要而研發(fā)出來的。Ranger C產(chǎn)品系列采用相機連接技術(shù)與PC進行連接，這樣就簡化了集成過程并且提高了采集速率。在3D模式下，Ranger C每秒采集約30000幅圖片，每一張圖片包含1536個高質(zhì)量三維坐標，相當(dāng)于每秒4500萬個3D點。

   全球知名機器視覺系統(tǒng)供應(yīng)商康耐視也推出了VisionPro 3D三維機器視覺產(chǎn)品，康耐視 VisionPro 3D 軟件能夠提供準確、實時的 3D 位置信息，有助于改善單獨使用 2D 工具所無法滿足要求的廣泛應(yīng)用中的視覺性能。VisionPro 3D 配合固定式或機器人安裝的攝像頭提供充分的應(yīng)用程序靈活性，它基于康耐視領(lǐng)先的PatMax® 技術(shù)和其他校準技術(shù)，可在汽車和精密制造產(chǎn)業(yè)中實現(xiàn)具有挑戰(zhàn)性的組件驗證、物流和機器人應(yīng)用的自動化，如裝上貨架/取下貨架、卸垛、打包和組裝驗證等。

   順應(yīng)這一技術(shù)發(fā)展趨勢，國內(nèi)機器視覺技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者大恒圖形也推出了基于三維機器視覺技術(shù)的產(chǎn)品。在2013Vision China展上，大恒圖形在其展位上搭建出一套完整的機械手運動控制系統(tǒng)，演示如何運用三維機器視覺技術(shù)控制6軸機械手自動完成多目標的識別拾取和裝配任務(wù)。演示系統(tǒng)采用了先進的單目3D視覺技術(shù)，采用透視圖匹配的方法獲取目標的三維位姿，較多目立體視覺等傳統(tǒng)技術(shù)而言，單攝像機三維匹配技術(shù)成本更低，調(diào)試配置更簡單，運行也更加穩(wěn)定可靠。

   3D視覺技術(shù)助力機器視覺高端應(yīng)用

  3D視覺技術(shù)作為行業(yè)研究的焦點，具有重要的應(yīng)用價值。隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，3D視覺技術(shù)的突破也為機器視覺技術(shù)帶來更廣泛的應(yīng)用，為行業(yè)發(fā)展帶來新氣象。

   目前3D機器視覺大多用于水果和蔬菜、木材、化妝品、烘焙食品、電子組件和醫(yī)藥產(chǎn)品的檢測。它可以提高合格產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，在生產(chǎn)過程的早期就報廢劣質(zhì)產(chǎn)品，從而減少浪費、節(jié)約成本。

   如在食品加工業(yè)，一直使用二維（2D）機器視覺技術(shù)利用高線速來進行對水果蔬菜的分類。但對于食品的表面特征，如食品的體積、高度等，用二維技術(shù)很難獲取這些信息。為了精確測量食品的體積，企業(yè)把三維激光檢查系統(tǒng)和二維視覺檢查系統(tǒng)結(jié)合起來使食品加工達到最優(yōu)化，滿足對包裝食品越來越嚴厲的視覺要求。這種系統(tǒng)使用底面格列式的電荷耦合器（CCD）來捕捉反射的激光線。圖像處理算法是根據(jù)食品的激光位移采用三角網(wǎng)法來確定Ｚ坐標軸上的信息，也就是高度，然后與激光檢查系統(tǒng)得到的Ｘ，Ｙ坐標軸上的信息結(jié)合在一起算出食品的形狀和體積。

   由于3D視覺具有不可替代的優(yōu)點，如精度高、擴展能力強大，連續(xù)工作時間長、不易損壞、保密性好、沒有培訓(xùn)成本、結(jié)果易于保存和復(fù)制等。隨著3D視覺技術(shù)的突破，將進一步強化視覺技術(shù)的高端應(yīng)用。

   3D人臉識別即是一個方興未艾的應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)前人臉識別技術(shù)還僅限于2D識別。近幾年3D面部識別技術(shù)不斷發(fā)展，3D人臉識別的基本原理是基于一個人的臉，獨特的幾何形狀生物特征可以很容易地存儲在一個數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)與“活體”人臉面部特征做比對時，如數(shù)據(jù)準確無誤將接受控制。3D人臉識別速度快、準確性高，采用非接觸式識別，也正是基于這個特點，來滿足門禁訪問控制系統(tǒng)的需求。采用三維立體式識別，能夠解決一些普通2D識別技術(shù)共同面臨的問題，如識別角度及面部識別提供的額外信息。識別準確無誤。

   而3D機器視覺技術(shù)與機器人的結(jié)合更被業(yè)內(nèi)認為是未來的重要發(fā)展趨勢。Fanuc 公司開發(fā)了稱之為iRVision的第一套工業(yè)用集成3D視覺系統(tǒng)，該技術(shù)已應(yīng)用于所有的Fanuc R-30iA型機器人系統(tǒng)上。全部工藝由主機器人上的CPU單元執(zhí)行，因而不會產(chǎn)生通信延時的現(xiàn)象，也無需再附加硬件。

   機器人視覺系統(tǒng)已應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線的成套車體生產(chǎn)機器人上。之前沒有視覺系統(tǒng)，需要采用特殊的工具在車體上加工孔徑，以便使機器人能夠知道車體的具體位置。然而在視覺攝像系統(tǒng)開發(fā)以后，就再也不需要這類昂貴的加工工具了。機器人能夠自動地確定車體的確切位置，然后通過數(shù)學(xué)方式計算出這四個孔徑的位置。

   視覺系統(tǒng)采用運算技術(shù)來識別圖像，然后通過培訓(xùn)，教會機器人識別事物并尋找所需要的東西。圖像建立在大量的像素數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，系列中的每一個像素都有一個灰度等級，然后通過運算技術(shù)分析數(shù)據(jù)。機器人可以判斷出圖像的拍攝位置，因此能夠識別物體所處的位置，然后判斷其相應(yīng)的尺寸、形狀和質(zhì)量；也可以根據(jù)圖像和運算法則更改程序，例如，不同大小的零件可以采用不同的路徑，零件A將在零件B應(yīng)該落下的地方掉落。

    相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，具有類似于人類視力的機器人系統(tǒng)不再是科幻小說中的夢想。尤其是在機器人領(lǐng)域，今后，3D機器視覺系統(tǒng)將成為機器人系統(tǒng)的標準附加設(shè)備，攜手機器人共同打造夢幻般視覺。