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凌云科技解读系列:走近机器视觉

2012-09-26 16:03
老猫
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  1.机器视觉的历史

  人类感知外部世界主要是通过视觉、触觉、听觉和嗅觉等感觉器官,而视觉,是人类最重要的感觉功能。视,就是看;觉,就是感觉、感知。据统计,人所感知的外界信息有80%以上是由视觉得到的,"百闻不如一见"这句话生动地说明了视觉对获得客观世界信息的重要性。通过视觉,我们可以感受到物体的位置,亮度以及物体之间的相互关系,感知外部世界丰富多采的信息。

  然而,面对纷繁复杂的大千世界,人眼的感知能力也是非常有限的。如果用成像器件的某些指标去分析人眼,我们会发现一些有趣的结论:人眼的分辨率约为1600万像素左右,帧速率约为20fps动态范围有14-16Bit左右,光谱响应范围为400nm-700nm。超出了这个范围,人眼将无法准确做出视觉分辨。

  一直以来,人们都在努力寻找能够代替和弥补人眼先天不足的产品,以便拓展人类的视野,增强我们认识世界和改造世界的能力。由此,逐渐形成了一门新学科--机器视觉。

  机器视觉,顾名思义就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉理论构想出现在20世纪50年代。1947年贝尔实验室研制出第一个晶体管,拉开半导体行业的序幕。由于固态成像芯片的问世,1954年到1956年,全晶体管电视机和晶体管电子计算机先后问世,此时显示技术和数据处理技术已能初步满足人类需求。半导体技术的发展为机器视觉奠定了重要的技术基础,50年代后期,用机器来代替人类视觉的想法被人首次提出。

  随着20世纪60年代集成电路电视机和集成电路计算机先后问世,世界上最早的机器视觉系统诞生在1967年。系统采用了闭路电视成像,将视频信号传输到电子电路中用于检测工件。隔行扫描、模拟信号、固定分辨率在现在看起来相当落后,但这标志着机器视觉由理论变为现实。

  1969年,美国贝尔实验室的两位科学家威廉.博伊尔和约翰.史密斯发明CCD图像传感芯片,这个划时代的发明使人们可以数字信号的模式获得图像信息,为图像技术带来巨大飞跃。

  时间进入70年代,大规模、超大规模电子计算机先后出现,图像技术也在日新月异的发展,各方面技术都较为成熟,机器视觉进入了真正的发展期。

  80年代开始,个人电脑行业大举兴起,机器视觉技术伴随着PC的更新和普及得到了飞速的成熟和发展,现如今机器视觉已从最开始的半导体检测到现在渗透到各行各业,与我们的生活息息相关。

机器视觉应用

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