圖像處理具有以二維平面拍攝目標物的特長。因此可以廣泛應(yīng)用于自動檢查，以代替目視檢測及目視檢查。

       下面對構(gòu)成圖像處理基礎(chǔ)的CCD（像素）和圖像處理的基礎(chǔ)知識進行講解。

關(guān)于攝像元件 CCD

       數(shù)碼相機的構(gòu)造與傳統(tǒng)的膠片式相機（模擬式）基本相同。所不同的是數(shù)碼相機中使用被稱為 CCD 的光電轉(zhuǎn)換元件代替膠片，圖像則作為數(shù)字信息采入。

       CCD 即相當于模擬式相機的膠片，那么它又是如何將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的呢？

       CCD 是英語 Charge Coupled Device（電荷耦合元件）的縮寫，是一種將圖像轉(zhuǎn)換為電信號的半導(dǎo)體元件。大小約為長寬各 1 厘米左右，由類似棋盤的格狀排列的小像素 (pixel) 組成。

       用相機拍攝風景時，拍攝對象發(fā)出的光通過鏡頭在 CCD 上成像。光到達 CCD 的某個像素時，將根據(jù)光的強度產(chǎn)生相應(yīng)的電荷。將該電荷的大小讀取為電信號，即可獲得各像素上光的強度（濃度值）。

       換言之，每個像素都是一個可以檢測光強度的傳感器（光電二極管）。所謂 200 萬像素 CCD 就是一個由 200 萬個光電二極管構(gòu)成的集合體。

       在檢測位置及檢測物體的尺寸均已確定的情況下，使用一個光電傳感器就可以檢測該位置是否存在該物體。但是，在生產(chǎn)線上的位置不確定、工件有不同尺寸，或者不只是檢查工件是否存在，而是要測量工件大小、尺寸時，則使用一個光電傳感器是遠遠不夠的。

       通過使用由數(shù)十萬或數(shù)百萬個傳感器構(gòu)成的 CCD，可以實現(xiàn)包括第一頁中所述的四種檢查在內(nèi)的多種檢查或檢測。

視覺系統(tǒng)中像素數(shù)據(jù)的活用方法

       前面談到，CCD 的各像素可以檢測光強度并使之數(shù)字化，而利用數(shù)十萬到數(shù)百萬個這樣的數(shù)據(jù)就可以實現(xiàn)視覺系統(tǒng)。不知道大家是否可以理解？

       作為本講的最后部分，下面將簡單說明一下各像素將光強度作為何種數(shù)據(jù)傳給控制器、而控制器又是如何處理這樣的數(shù)據(jù)的。

各像素數(shù)據(jù)（以最常見的黑白相機為例進行說明）

亮度的 256 等級示意圖

       大部分圖像傳感器可以根據(jù)光強度將數(shù)據(jù)分為 256 個等級（8 位）。在最基本的黑白處理中，黑色（純黑色）的數(shù)值為 “0”，白色（純白色）的數(shù)值為 “255”，其它處于兩者之間的顏色則根據(jù)光強度轉(zhuǎn)換成其它數(shù)值。

       換言之，CCD 的每一個像素都有一個位于 “0” （純黑色）與 “255” （純白色）之間的數(shù)值。例如，對于黑、白各占一半的灰色，其數(shù)值為“127”。

圖像是 256 級數(shù)據(jù)的集合體

       CCD 的圖像數(shù)據(jù)是構(gòu)成 CCD 的各像素的數(shù)據(jù)的集合。

       像素數(shù)據(jù)用 256 級濃淡數(shù)據(jù)加以表示。

1.原圖像

2.用 2500 個像素顯示的左圖

3.放大眼睛部分后用

256 級數(shù)據(jù)加以表示

       眼睛中央部分較黑，周圍較淡，因此中央部分的數(shù)值是 “30”，周圍部分的數(shù)值是 “90”。

       如上圖所示，圖像數(shù)據(jù)的每一個像素都可以用 0 ~ 255 中的某一個數(shù)值加以表示。所謂視覺系統(tǒng)是指對于每一個像素，按照下例中所示的計算公式進行計算，然后找到圖像上有特征的地方。

例1：損傷/欠缺檢查

       將檢測區(qū)域分為多個分割（數(shù)像素角），計算各分割的平均濃度（0 ~ 255），然后加以比較。濃度值超過一定值的區(qū)域被視為有損傷或欠缺。

       計算 4 像素角分割的平均值，然后與周圍進行比較。       

       如上圖所示，在紅色分割內(nèi)檢測到損傷。

CCD基礎(chǔ)和視覺系統(tǒng)總結(jié)

       視覺系統(tǒng)器可以利用攝像元件 CCD 中各像素的 256 級濃度數(shù)據(jù)，檢測面積（即像素數(shù)量）、位置（即濃度變化點）及損傷（濃度變化量）等。

       通過高像素化（增加信息量）及高速化（更利于生產(chǎn)線作業(yè)），可以使視覺系統(tǒng)器更好地應(yīng)用于各種生產(chǎn)活動中。

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