機器視覺(jué)系統是指通過(guò)機器視覺(jué)產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號；圖像系統對這些信號進(jìn)行各種運算來(lái)抽取目標的特征，進(jìn)而根據判別的結果來(lái)控制現場(chǎng)的設備動(dòng)作。

    由于機器視覺(jué)系統可以快速獲取大量信息，而且易于自動(dòng)處理，也易于同設計信息以及加工控制信息集成，因此，在現代自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，人們將機器視覺(jué)系統廣泛地用于工況監視、成品檢驗和質(zhì)量控制等領(lǐng)域，如半導體、電子、計算機配件、消費品、食品、汽車(chē)、冶金、包裝、制藥等行業(yè)。

   簡(jiǎn)而言之，機器視覺(jué)就是用機器代替人眼來(lái)做測量和判斷，而在機器視覺(jué)近20年的發(fā)展歷程中，受圖像攝取技術(shù)以及數據處理技術(shù)所限，機器視覺(jué)系統普遍基于二維視覺(jué)技術(shù)。近年來(lái)，隨著(zhù)三維圖像攝取技術(shù)和數據處理技術(shù)的飛速發(fā)展，3D視覺(jué)技術(shù)成為計算機視覺(jué)領(lǐng)域的發(fā)展焦點(diǎn)。

   3D視覺(jué)產(chǎn)品層出不窮

   機器視覺(jué)的重要作用就是提升制造業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，而隨著(zhù)用戶(hù)自動(dòng)化產(chǎn)品和技術(shù)應用的不斷深入，以前用戶(hù)可能只需要2D的效果，現在越來(lái)越多的用戶(hù)開(kāi)始要求能夠實(shí)現3D的檢測效果，這推動(dòng)了3D技術(shù)視覺(jué)產(chǎn)品從實(shí)驗室快速走向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路。

  西克的3D視覺(jué)傳感器就是跟隨著(zhù)用戶(hù)的需要而研發(fā)出來(lái)的。Ranger C產(chǎn)品系列采用相機連接技術(shù)與PC進(jìn)行連接，這樣就簡(jiǎn)化了集成過(guò)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(gè)高質(zhì)量三維坐標，相當于每秒4500萬(wàn)個(gè)3D點(diǎn)。

   全球知名機器視覺(jué)系統供應商康耐視也推出了VisionPro 3D三維機器視覺(jué)產(chǎn)品，康耐視 VisionPro 3D 軟件能夠提供準確、實(shí)時(shí)的 3D 位置信息，有助于改善單獨使用 2D 工具所無(wú)法滿(mǎn)足要求的廣泛應用中的視覺(jué)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(chē)和精密制造產(chǎn)業(yè)中實(shí)現具有挑戰性的組件驗證、物流和機器人應用的自動(dòng)化，如裝上貨架/取下貨架、卸垛、打包和組裝驗證等。

   順應這一技術(shù)發(fā)展趨勢，國內機器視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)導者大恒圖形也推出了基于三維機器視覺(jué)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(dòng)控制系統，演示如何運用三維機器視覺(jué)技術(shù)控制6軸機械手自動(dòng)完成多目標的識別拾取和裝配任務(wù)。演示系統采用了先進(jìn)的單目3D視覺(jué)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(jué)等傳統技術(shù)而言，單攝像機三維匹配技術(shù)成本更低，調試配置更簡(jiǎn)單，運行也更加穩定可靠。

   3D視覺(jué)技術(shù)助力機器視覺(jué)高端應用

  3D視覺(jué)技術(shù)作為行業(yè)研究的焦點(diǎn)，具有重要的應用價(jià)值。隨著(zhù)市場(chǎng)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，3D視覺(jué)技術(shù)的突破也為機器視覺(jué)技術(shù)帶來(lái)更廣泛的應用，為行業(yè)發(fā)展帶來(lái)新氣象。

   目前3D機器視覺(jué)大多用于水果和蔬菜、木材、化妝品、烘焙食品、電子組件和醫藥產(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(guò)程的早期就報廢劣質(zhì)產(chǎn)品，從而減少浪費、節約成本。

   如在食品加工業(yè)，一直使用二維（2D）機器視覺(jué)技術(shù)利用高線(xiàn)速來(lái)進(jìn)行對水果蔬菜的分類(lèi)。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和二維視覺(jué)檢查系統結合起來(lái)使食品加工達到最優(yōu)化，滿(mǎn)足對包裝食品越來(lái)越嚴厲的視覺(jué)要求。這種系統使用底面格列式的電荷耦合器（CCD）來(lái)捕捉反射的激光線(xiàn)。圖像處理算法是根據食品的激光位移采用三角網(wǎng)法來(lái)確定Ｚ坐標軸上的信息，也就是高度，然后與激光檢查系統得到的Ｘ，Ｙ坐標軸上的信息結合在一起算出食品的形狀和體積。

   由于3D視覺(jué)具有不可替代的優(yōu)點(diǎn)，如精度高、擴展能力強大，連續工作時(shí)間長(cháng)、不易損壞、保密性好、沒(méi)有培訓成本、結果易于保存和復制等。隨著(zhù)3D視覺(jué)技術(shù)的突破，將進(jìn)一步強化視覺(jué)技術(shù)的高端應用。

   3D人臉識別即是一個(gè)方興未艾的應用領(lǐng)域。當前人臉識別技術(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(gè)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(gè)數據庫中，當與“活體”人臉面部特征做比對時(shí)，如數據準確無(wú)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(gè)特點(diǎn)，來(lái)滿(mǎn)足門(mén)禁訪(fǎng)問(wèn)控制系統的需求。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(wèn)題，如識別角度及面部識別提供的額外信息。識別準確無(wú)誤。

   而3D機器視覺(jué)技術(shù)與機器人的結合更被業(yè)內認為是未來(lái)的重要發(fā)展趨勢。Fanuc 公司開(kāi)發(fā)了稱(chēng)之為iRVision的第一套工業(yè)用集成3D視覺(jué)系統，該技術(shù)已應用于所有的Fanuc R-30iA型機器人系統上。全部工藝由主機器人上的CPU單元執行，因而不會(huì )產(chǎn)生通信延時(shí)的現象，也無(wú)需再附加硬件。

   機器人視覺(jué)系統已應用于汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)的成套車(chē)體生產(chǎn)機器人上。之前沒(méi)有視覺(jué)系統，需要采用特殊的工具在車(chē)體上加工孔徑，以便使機器人能夠知道車(chē)體的具體位置。然而在視覺(jué)攝像系統開(kāi)發(fā)以后，就再也不需要這類(lèi)昂貴的加工工具了。機器人能夠自動(dòng)地確定車(chē)體的確切位置，然后通過(guò)數學(xué)方式計算出這四個(gè)孔徑的位置。

   視覺(jué)系統采用運算技術(shù)來(lái)識別圖像，然后通過(guò)培訓，教會(huì )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據基礎之上，系列中的每一個(gè)像素都有一個(gè)灰度等級，然后通過(guò)運算技術(shù)分析數據。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，然后判斷其相應的尺寸、形狀和質(zhì)量；也可以根據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應該落下的地方掉落。

    相信隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，具有類(lèi)似于人類(lèi)視力的機器人系統不再是科幻小說(shuō)中的夢(mèng)想。尤其是在機器人領(lǐng)域，今后，3D機器視覺(jué)系統將成為機器人系統的標準附加設備，攜手機器人共同打造夢(mèng)幻般視覺(jué)。