（一）機器視覺的概念
機器視覺是一種通過光學設(shè)備和非接觸式傳感器自動接收并處理真實物體的圖像的設(shè)備，以獲得所需信息或控制機器人的運動。本質(zhì)上是圖像分析技術(shù)在工廠自動化中的應(yīng)用，用機器代替人眼進行測量和判斷，通過使用光學系統(tǒng)、工業(yè)數(shù)碼相機和圖像處理工具，模擬人類視覺功能并做出決策，指揮特定裝置實現(xiàn)決策，在工況檢測、成品檢驗、質(zhì)量控制等現(xiàn)代自動化生產(chǎn)領(lǐng)域逐漸取代人工視覺。
（二）使用機器視覺代替人工視覺的原因
生產(chǎn)效率方面：長時間工作后操作者易疲勞，人工視覺質(zhì)量低、準確性差，機器視覺可提高生產(chǎn)效率和自動化程度。
成本控制方面：培訓合格操作員需耗費大量人力物力，后續(xù)還需長時間提升實踐水平；而機器視覺系統(tǒng)只要設(shè)計、調(diào)試和運行得當，可長時間不間斷工作并確保生產(chǎn)效果。
安全方面：在焊接、制造等特殊工業(yè)環(huán)境中，人工視覺可能威脅操作人員人身安全，機器視覺可有效避免這些風險。
（三）機器視覺涵蓋的領(lǐng)域
電氣工程：用于機器視覺系統(tǒng)中的硬件和軟件設(shè)計。
工程數(shù)學：作為圖像處理技術(shù)的基礎(chǔ)。
物理：是照明系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。
機械工程：涉及機器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用。
二、機器視覺系統(tǒng)的組成部分
（一）照明（光源）
照明是影響機器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，光源系統(tǒng)設(shè)計與輸入數(shù)據(jù)（圖像質(zhì)量和應(yīng)用效果）直接相關(guān)。工程師要先確定有效照明條件，根據(jù)用戶需求和產(chǎn)品特性選照明設(shè)備，以突出目標信息特征。光源分為可見光源和不可見光源（如近紅外光、紫外光、X射線等），LED光源廣泛用于教學，具有高效、長壽命、防潮、抗震、節(jié)能環(huán)保的特點，不可見光源用于滿足特定需求，如管道焊接檢測。
（二）鏡頭
鏡頭是機器視覺系統(tǒng)中的重要組件，作用是光學成像。主要參數(shù)有焦距、景深、分辨率、工作距離和視場。景深指鏡頭獲取圖像時被攝物體與焦點前后的距離范圍，視場表示攝像機可觀察到的范圍（通常以角度表示），設(shè)計系統(tǒng)時要選擇符合用戶需求參數(shù)的鏡頭。
（三）工業(yè)相機
在機器視覺系統(tǒng)中必不可少，像人的眼睛用于捕獲圖像。根據(jù)感光器不同可分為CCD相機和CMOS相機。CCD照相機成本高，但成像質(zhì)量、成像透明度和色彩豐富度比CMOS照相機好；線陣式CCD相機采用“線”的形式，圖像信息按行為單位處理，分辨率高、速度快，用于工業(yè)、醫(yī)療、科研等領(lǐng)域機器視覺系統(tǒng)；面陣式相機可一次獲取整個圖像信息，價格相對便宜。
（四）圖像采集單元
圖像采集單元中的重要元素是圖像采集卡，它是圖像采集單元和圖像處理單元之間的接口。
（五）圖像處理單元
包含大量圖像處理算法，采集圖像后用這些算法處理數(shù)字圖像，進行分析和計算后輸出結(jié)果。
（六）執(zhí)行器和人機界面
完成圖像采集和處理工作后，輸出圖像處理結(jié)果，進行匹配操作（如剔除不良品、報警等），并通過人機界面顯示生產(chǎn)信息。
三、機器視覺系統(tǒng)的原理
通過光學系統(tǒng)將被攝物體轉(zhuǎn)換為圖像信號，傳輸至圖像采集卡，根據(jù)像素分布、亮度、顏色等信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，圖像處理單元計算這些數(shù)字信號獲得拍攝目標的特征值，根據(jù)判別結(jié)果指導設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)動作。
四、機器視覺相關(guān)試題及答案示例
（一）選擇題
下列哪項不屬于機器視覺應(yīng)用的分類（D）
A.視覺引導與定位
B.產(chǎn)品外觀檢測
C.精準測量測距
D.自然語言處理
下列哪項不是機器視覺的優(yōu)點（D）
A.不會疲勞，持久工作
B.不受主觀影響
C.不受情緒影響
D.對溫度濕度空氣質(zhì)量有要求
人工視覺的特點是（ABCD）
A.適應(yīng)性差
B.精度低
C.效率低
D.成本高
機器視覺產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不包括（B）
A.提供數(shù)據(jù)采集服務(wù)
B.自動駕駛
C.計算算力服務(wù)
D.算法及應(yīng)用服務(wù)
知識圖譜技術(shù)不適合應(yīng)用在（無準確答案，文檔未明確體現(xiàn)不適合的情況）
A.專家系統(tǒng)
B.故障排查
C.交通管理
D.根因分析
（二）填空題
計算機視覺是計算機科學的分支，是指用（攝像機）和電腦代替人眼對目標進行識別、跟蹤和測量。
（三）判斷題
機器視覺在交通、安防、醫(yī)療、體育賽事等多個領(lǐng)域都有應(yīng)用（對）
機器視覺是計算機視覺在工業(yè)場景中的應(yīng)用，目的是替代傳統(tǒng)的人工（對）
在人工智能各行業(yè)的應(yīng)用程度中，工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用價值最高（無明確判斷依據(jù)，文檔未確切表明）
視覺檢測系統(tǒng)的特點之一是適合在安全風險高、人機工程惡劣和環(huán)境差區(qū)域工作（對）
傳統(tǒng)安全巡檢主要依靠人工，在巡檢確定性、效率、及時性等方面都存在一定優(yōu)勢（錯）
