Welche Hardware ist in der maschinellen Bildverarbeitung enthalten?

Da in verschiedenen Branchen eine umfassende Nachfrage nach industrieller Automatisierung und Intelligenz mithilfe von Bild- und Bildverarbeitungstechnologie entsteht, wird die maschinelle Bildverarbeitung nach und nach an Industriestandorten eingesetzt.

Dank der günstigen staatlichen Unterstützung entwickelt sich die heimische Bildverarbeitungsindustrie rasant und China entwickelt sich zu einer der aktivsten Regionen der Welt für die Bildverarbeitungsentwicklung. Es wird erwartet, dass die Größe des Marktes für maschinelles Sehen in meinem Land bis 2025 24,6 Milliarden Yuan erreichen wird. Werfen wir einen tieferen Blick auf die maschinelle Bildverarbeitung.

Machine Vision ist eine umfassende Technologie, einschließlich Bildverarbeitung, Maschinenbautechnik, Steuerung, elektrische Lichtquellenbeleuchtung, optische Bildgebung, Sensoren, analoge und digitale Videotechnik, Computersoftware und Hardwaretechnik (Bildverbesserungs- und Analysealgorithmen, Bildkarten, I/O-Karte usw.).

Ein typisches Bildverarbeitungssystem umfasst Bilderfassung, Lichtquellensystem, Bilddigitalisierungsmodul, digitales Bildverarbeitungsmodul, intelligentes Beurteilungs- und Entscheidungsmodul und mechanisches Steuerungsausführungsmodul.

Im Allgemeinen ist maschinelles Sehen eine umfassende Technologie, die Software und Hardware kombiniert. Sie erfordert Software zur Bildverarbeitung und Hardware, um stabile und qualitativ hochwertige Bilder bereitzustellen. Als Entwickler bin ich mit Softwaremodulen relativ vertraut und verfüge über eine schwächere Wissensbasis zu Hardwaresystemen. Dieser Artikel bietet eine einfache Zusammenfassung der Hardware-bezogenen Ressourcen in der Bildverarbeitung.

Zusammenfassung des Inhalts:

1. Industriecomputer

Industriecomputer kann als PC-Host verstanden werden, dieser Host ist jedoch stärker in der Bilderfassung und -verarbeitung sowie in der zugehörigen Steuerung und Schnittstelle. Im Bildverarbeitungssystem wirkt sich die Leistung des Industriecomputers direkt auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit und Laufzeit des gesamten Bildverarbeitungssystems aus und ist der Schlüssel zum gesamten Bildverarbeitungssystem. Die Wahl des Industriecomputers muss unter folgenden 4 Gesichtspunkten berücksichtigt werden:

1) Größe

2) Installationsmethode

3) Konfiguration

------Wählen Sie einfach die passende Konfiguration entsprechend Ihrer Anwendung.

4) Schnittstelle

-------Es ist sehr wichtig, die Anzahl der Kameras, Lichtquellencontroller und Verbindungsmethoden im Bildverarbeitungssystem zu bestimmen. Das System verfügt beispielsweise über 8 Kameras und 4 Lichtquellen müssen über Netzwerkkabel verbunden werden und der Lichtquellencontroller ist eine 232-Schnittstelle. Auf diese Weise kann die Anzahl der Netzwerkschnittstellen und seriellen Ports des Industriecomputers erhöht werden bestimmt.

2. Kamera

2.1 Kameratyp

Punktmatrixkamera/Flächenarraykamera

Flächenarraykamera: Sie implementiert Pixelmatrix-Aufnahmen. Bei Bildern, die mit einer Kamera aufgenommen werden, werden die Details des Bildes nicht durch die Anzahl der Pixel bestimmt, sondern durch die Auflösung. Die Auflösung wird durch die Brennweite des ausgewählten Objektivs bestimmt. Bei derselben Kamera ist die Auflösung unterschiedlich, wenn Objektive mit unterschiedlichen Brennweiten verwendet werden. Die Anzahl der Pixel bestimmt nicht die Auflösung (Schärfe) des Bildes. Welche Vorteile bietet eine Kamera mit großen Pixeln? Da gibt es nur eine Antwort: Reduzieren Sie die Anzahl der Schüsse und erhöhen Sie die Testgeschwindigkeit.

Zeilenkamera: Wie der Name schon sagt, hat sie die Form einer „Linie“. Obwohl es sich ebenfalls um ein zweidimensionales Bild handelt, ist es extrem lang. Die Länge beträgt mehrere K, die Breite jedoch nur wenige Pixel. Im Allgemeinen wird diese Art von Kamera nur in zwei Situationen eingesetzt: 1. Das zu messende Sichtfeld ist ein länglicher Streifen, der hauptsächlich für Inspektionsprobleme an Walzen verwendet wird.

2. Erfordert ein riesiges Sichtfeld oder extrem hohe Präzision. Im zweiten Fall (der ein großes Sichtfeld oder eine extrem hohe Präzision erfordert) ist es notwendig, ein Anregungsgerät zu verwenden, um die Kamera mehrmals anzuregen, mehrere Fotos aufzunehmen und dann die mehreren aufgenommenen „balkenförmigen“ Bilder zusammenzuführen ein riesiges Bild.

Daher müssen Sie bei Verwendung einer Line-Array-Kamera eine Capture-Karte verwenden, die die Line-Array-Kamera unterstützen kann. Zeilenkameras sind teuer, und bei großem Sichtfeld oder hochpräziser Erkennung ist ihre Erkennungsgeschwindigkeit ebenfalls langsam – das Bild einer allgemeinen Kamera ist 400 K ~ 1 M groß, und das kombinierte Bild ist mehrere M so groß Die Geschwindigkeit ist natürlich langsamer. Langsames Arbeiten führt zu guter Arbeit. Aus diesen beiden Gründen werden Zeilenkameras nur in ganz besonderen Fällen eingesetzt.

CCD-Kamera/CMOS-Kamera

CCD-Kamera kann eine gute Bildqualität und Rauschunterdrückungsfähigkeit bieten. Obwohl die Größe des Systems durch das Hinzufügen externer Schaltkreise größer wird, wird der Kopiervorgang verbessert, aber auch der Schaltkreisdesigner kann flexibler sein, um die Leistung einiger spezieller Anliegen von CCD-Kameras zu verbessern. CCD eignet sich besser für Anwendungen, die eine sehr hohe Kameraleistung, aber weniger strenge Kostenkontrolle erfordern, wie z. B. Astronomie, hochauflösende medizinische Röntgenbilder und andere Anwendungen, die eine Langzeitbelichtung erfordern und strenge Anforderungen an das Bildrauschen stellen.

CMOS-Kameras bieten die Vorteile einer hohen Ausbeute, einer hohen Integration, eines geringen Stromverbrauchs und eines niedrigen Preises. Aber das Bild selbst weist viel Rauschen auf. Die aktuelle CMOS-Technologie entwickelt sich weiter, hat viele ihrer anfänglichen Mängel überwunden und hat sich auf ein Niveau entwickelt, das hinsichtlich der Bildqualität mit der CCD-Technologie konkurrieren kann.

CMOS eignet sich für Anlässe, die wenig Platz, geringe Größe und geringen Stromverbrauch erfordern und keine besonders hohen Anforderungen an Bildrauschen und Qualität stellen. Zum Beispiel die meisten industriellen Inspektionsanwendungen mit Zusatzbeleuchtung, Sicherheitsanwendungen und die meisten kommerziellen Digitalkameras für Verbraucher. Derzeit nehmen CCD-Industriekameras bei visuellen Inspektionslösungen noch eine dominierende Stellung ein.

2.2 Auflösung

Die Anzahl der Pixel jedes Mal, wenn die Kamera ein Bild aufnimmt, entspricht im Allgemeinen der Anzahl der Pixel, die auf der Zieloberfläche des fotoelektrischen Sensors angeordnet sind. Die Wahl der Auflösung muss auch auf der Grundlage des Nutzungsszenarios und der Genauigkeitsanforderungen festgelegt werden. Höher ist nicht besser.

2,3 Pixeltiefe

Die Anzahl der Bits pro Pixeldaten, die häufigsten sind 8 Bit, 10 Bit und 12 Bit. Auflösung und Pixeltiefe bestimmen zusammen die Größe des Bildes. Beispielsweise sollte für 5 Millionen Pixel mit einer Pixeltiefe von 8 Bit das gesamte Bild 5 Millionen * 8/1024/1024 = 37 MB (1024 Byte = 1 KB, 1024 KB = 1 MB) groß sein. Eine Erhöhung der Pixeltiefe kann die Messgenauigkeit verbessern, verlangsamt aber auch das System und erschwert die Systemintegration (mehr Kabel, größere Größe usw.).

2,4 Bildrate

Die Geschwindigkeit, mit der die Kamera Bilder sammelt und überträgt, ist im Allgemeinen die Anzahl der pro Sekunde gesammelten Bilder (Bilder/Sek.). Anzahl der pro Sekunde erfassten Zeilen (HZ). Bei der Auswahl der Bildrate müssen dynamische Szenen berücksichtigt werden.

2,5 Belichtungszeit

Bei industriellen Zeilenkameras handelt es sich ausschließlich um zeilenweise Belichtungsmethoden. Sie können zwischen einer festen Zeilenfrequenz und einer externen Triggersynchronisation wählen oder eine feste Belichtungszeit festlegen Zeit: Array-Kameras verfügen über mehrere gängige Methoden: Einzelbildbelichtung, Feldbelichtung und rollierende Belichtung. Die Verschlusszeit kann im Allgemeinen 10 ms erreichen.

2.6 Rauschen

Rauschen bezieht sich auf Signale, die während des Bildgebungsprozesses voraussichtlich nicht erfasst werden und außerhalb des eigentlichen Bildziels liegen. Im Allgemeinen wird es in zwei Kategorien unterteilt: Das durch das effektive Signal verursachte Schussrauschen, das bei jeder Kamera auftritt, und das andere ist das inhärente Rauschen der Kamera selbst, das nichts mit dem Signal zu tun hat. Dies ist auf das Eigenrauschen zurückzuführen, das durch die Bildsensor-Ausleseschaltung, die Kamerasignalverarbeitung und die Verstärkungsschaltung verursacht wird. Das Eigenrauschen ist bei jeder Kamera unterschiedlich.

2.7 Entwicklungsschnittstelle

Für die Entwicklung visueller Projekte mit Kameras ist die Kamerasteuerung (Fotografieren, Videoaufzeichnung, Speichern, Einstellen von Parametern usw.) unerlässlich. Im Allgemeinen stellen Hersteller Steuerungsdemos zur Verfügung, die verwendet werden müssen Während der Entwicklung werden Kontrollfunktionen auf unser Projekt angewendet.

3. Bei der Objektivauswahl wird im Allgemeinen der Betrachtungsabstand des Bildes berücksichtigt:

1) Berechnen Sie die Anzahl der Pixel, die der kurzen Seite E=B/C entsprechen Die Anzahl der Pixel auf der langen Seite und der kurzen Seite muss größer als E sein;

2) Pixelgröße = Größe der kurzen Seite des Produkts B/Anzahl der Pixel auf der kurzen Seite der ausgewählten Kamera

3) Vergrößerung = ausgewählte Kamera Chip-Videogröße/Kamera Kurzes seitliches Sichtfeld

4) Auflösbare Produktgenauigkeit = Pixelgröße/Vergrößerung (bestimmen Sie, ob sie kleiner als C ist)

5) Brennweite des Objektivs = Arbeitsabstand/(1+1/ Vergrößerung) Einheit: mm

6) Die Auflösung der Bildebene muss größer als 1/(2×0,1×Vergrößerung) sein. Einheit: lp/mm

Das ausgewählte Objektiv sollte eine CCD-Größe unterstützen, die größer oder gleich der Größe von ist Der CCD-Sensorchip der Kamera muss ebenfalls übereinstimmen. Die CS- oder F-Typ-Schnittstelle muss ebenfalls übereinstimmen und der Arbeitsabstand des Objektivs sowie die Frage, ob genügend Platz vorhanden ist, sollten berücksichtigt werden. Wenn Sie sich bei der Wahl des Objektivs noch unsicher sind, können Sie den technischen Support des Herstellers konsultieren und sich vom Hersteller ein passendes Objektiv basierend auf Ihrem Anwendungsszenario empfehlen lassen.

4. Das Auffüllen von Licht ist ein notwendiger Vorgang in der Bildverarbeitung. Wenn Sie einfach die Belichtungszeit der Kamera erhöhen, erhöht sich das Bildrauschen und die Bildqualität verringert sich Lichtquelle. Die Auswahl der Lichtquelle gliedert sich in zwei Teile: Lichtquellenlampe und Lichtquellencontroller.

4.1 Lichtquellenlampe

Auch die maschinelle Bildverarbeitung bietet eine breite Palette an Lichtquellen. Dies liegt daran, dass die Bildverarbeitungsindustrie weit verbreitet ist und es notwendig ist, die geeignete Lichtquelle entsprechend dem jeweiligen Projekt auszuwählen, um den idealen Effekt zu erzielen . Übliche Arten von Lichtquellenlampen sind wie folgt, die je nach Projekt ausgewählt werden können

4.2 Lichtquellencontroller

Der Lichtquellencontroller sorgt für die Beleuchtung der Testumgebung und bietet im Allgemeinen eine Entwicklungsschnittstelle zur Steuerung Festgelegter Ausgabe-Port-Punkt. Ein- und ausgeschaltet, es arbeitet hauptsächlich mit der Kamera zusammen, um der Software Bilder bereitzustellen, die den Anforderungen entsprechen. 5. Physische Umgebung

Das Bildverarbeitungssystem stellt relativ hohe Anforderungen an die Testumgebung, einschließlich Problemen wie Kameras, Lichtquellen und Platzierung der zu testenden Ziele. Das Prinzip besteht darin, eine Reihe stabiler, hochqualitativer Systeme bereitzustellen. Qualitätsbilder. Die Testumgebung muss möglicherweise auch von einer professionellen Organisation entworfen werden. Wenn es sich um eine einfache Umgebung für Experimente handelt, können Sie experimentelle Halterungen online erwerben.

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