2013年預測機器視覺市場的發展

計算機視覺是一門研究如何使機器“看”的科學，更進一步的說，就是指用攝影機和電腦代替人眼對目標進行識別、跟蹤和測量等機器視覺，并進一步做圖像處理，用電腦處理成為更適合人眼觀察或傳送給儀器檢測的圖像。

作為一個科學學科，計算機視覺研究相關的理論和技術，試圖建立能夠從圖像或者多維數據中獲取‘信息’的人工智能系統。這里所 指的信息指夏農定義的，可以用來幫助做一個“決定”的信息。因為感知可以看作是從感官信號中提 取信息，所以計算機視覺也可以看作是研究如何使人工系統從圖像或多維數據中“感知”的科學。

作為一個工程學科，計算機視覺尋求基于相關理論與模型來建立計算機視覺系統。這類系統的組成部分包括：

1. 程序控制（例如工業機器人和無人駕駛汽車）

2. 事件監測（例如圖像監測）

3. 信息組織（例如圖像數據庫和圖像序列的索引建立）

4. 物體與環境建模（例如工業檢查，醫學圖像分析和拓撲建模）

5. 交感互動（例如人機互動的輸入設備）

計算機視覺同樣可以被看作是生物視覺的一個補充。在生物視覺領域中，人類和各種動物的視覺都得到了研究，從而建立了這些視覺 系統感知信息過程中所使用的物理模型。另一方面，在計算機視覺中，靠軟件和硬件實現的人工智能系統得到了研究與描述。生物視 覺與計算機視覺進行的學科間交流為彼此都帶來了巨大價值。

機器視覺的一個重要作用在于對工業自動化水平提升的推動，這正是目前國內機器視覺市場的發展動力。而用戶的需求無疑是機器視覺得以普及發展的諸多因素中*具決定性的。隨著中國制造業的進一步發展，對機器視覺的需求也有了進一步的提高，這不僅僅表現在市場的容量上，更體現在了用戶對機器視覺產品的質量及性能的要求上。目前，機器視覺正由過去單純的采集、分析、傳遞數據，判斷動作，逐漸朝著開放性的方向發展，這一趨勢也預示著機器視覺將與自動化更進一步的融合，彩色視覺系統、3D監測效果、嵌入式技術、硬件與軟件的搭配、解決方案等成為機器視覺*新的技術動態。

　　機器視覺也需要色彩

　　盡管在過去的幾年里機器視覺經歷了一些***的變化，但是彩色圖像處理領域仍然以相對較

　　慢的速度在發展，其中一個主要的原因是用彩色解決一個機器視覺問題總是比等價的灰度圖像方案需要更多的成本和處理能力。但是在*近幾年里這種情況有所改觀。

　　隨著視覺被應用于半導體、醫藥、紡織等各個行業，普通的灰度視覺系統已經無法滿足用戶的需求。在一些應用中，必須使用彩色機器視覺功能，例如彩色模式匹配、色譜分析、印刷色彩檢測、包裝盒識別等功能。

　　針對彩色視覺應用的需求，NI提供了軟硬件的解決方案。硬件上，NI支持上千種來自不同廠商的攝像頭，能夠采集來自各種模擬攝像頭，1394攝像頭或者Camera Link攝像頭上傳來的彩色圖像。同時NI對于圖像提供了**的軟件支持，在Vision Builder AI以及VDM中均包含多種彩色圖像處理函數，能夠直接基于原始的彩色圖像完成定位，模式匹配，彩色分割，色譜分析等功能。

　　康耐視公司近日也推出In-Sight Micro產品系列的三款彩色視覺系統。其中新型的In-Sight 1403C是一款200萬像素（分辨率為1600×1200）的系統，能夠對多種彩色應用進行高分辨率檢查。

　　彩色視覺系統產品一直是凌華研發的方向，但是在凌華看來，彩色應用只應用在彩色應用適合的場合，相比灰度的視覺系統不存在誰優誰劣的區別，只是看誰更適合。例如醫療行業，針對X-ray的影像分析，高位階的灰度圖像處理會是*，而針對內窺鏡輔助病理分析，彩色圖像處理又成為必須的。所以，彩色視覺系統，由于成像系統涉及相對復雜、數據量（信息量）比較大、圖像處理算法要求較高，在前幾年發展受到一定限制，沒有灰度分析的視覺系統成功應用多，而這幾年會在克服技術瓶頸后得到一個飛速的發展。

　　3D檢測應用需求增加

　　以前用戶可能只需要2D的效果，現在越來越多的用戶開始要求能夠實現3D的檢測效果，施克的3D視覺傳感器就是跟隨著用戶的需要而研發出來的。Ranger C產品系列采用相機連接技術與PC進行連接，這樣就簡化了集成過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個高質量三維坐標，相當于每秒4500萬個3D點。

　　基于嵌入式的產品將成為主流

　　早在幾年前，就有專家預測，基于嵌入式的產品將逐漸取代板卡式產品成為機器視覺產品的主流形式。

　　近年來，機器視覺的發展主要集中在智能化和集成化兩個方面。一方面，隨著硬件處理能力的不斷提高，工程師們得以采用更*的視覺算法，解決復雜的視覺問題。另一方面，自動化應用的需求也逐漸引導著機器視覺系統從傳統的基于PC的板卡式產品向采集、分析、判斷一體化的嵌入式系統的方向發展，基于嵌入式的產品將逐漸取代板卡式產品。嵌入式操作系統絕大部分是以C語言為基礎的，使用C高級語言進行嵌入式系統開發是一項帶有基礎性的工作，可以提高工作效率，縮短開發周期，更主要的是開發出的產品可靠性高、可維護性好、便于不斷完善和升級換代等。

　　而在工業檢查機器中，用戶也更傾向于使用帶有實時操作系統的嵌入式設備，由于不需要單獨的IT部門支持，這使得實際操作具備更好的獨立性、可靠性。有專家指出智能相機以及高性能的嵌入式視覺處理系統在將來將占據視覺硬件市場的主要份額。NI近日就發布了**的嵌入式機器視覺系統，可幫助制造行業工程師和系統集成商在進行產品分類、裝配驗證以及包裝檢查等應用時，快速建立高速實時機器視覺系統。

　　軟件地位在提升

　　機器視覺有一個通俗的解釋，就是用機器來取代人眼進行測量和判斷。隨著嵌入式處理器技術的發展，視覺處理硬件的處理能力日漸增強，同時也帶來了軟件地位的提升。在圖像質量一定的條件下，處理軟件和圖像算法的好壞能夠直接決定判斷結構的正確與否，所以視覺軟件在整個系統中所處的地位是至關重要的。

　　從機器視覺應用作為一個光機電一體的實際應用來看，成功與否的決定因素從來都是一個綜合實力的評估。如今在機器視覺上的競爭焦點已經不再局限于硬件本身，而是更多的轉向與之搭配的軟件。正是基于這個原因，除了繼續在運動控制和系統平臺上進行投入外，凌華也漸漸開始了向系統整合方案供應商的角色轉變。在圖像處理軟件方面，從1998年就開始與比利時Euresys公司開始合作，目前已經積累了大量的客戶和成熟應用。

　　NI也針對不同應用為工程師提供了相應的軟件平臺。針對精密設備制造，實驗室視覺處理等應用，NI提供了**的視覺開發模塊VDM。視覺開發模塊能夠支持在LabVIEW以及VC，VB等多種平臺下進行開發，內涵數百種**的視覺工具，能夠實現精確測量，定位以及模式匹配等功能，適合專業視覺系統的開發人員。針對工業生產線視覺應用，NI提供的是靈活易用的配置型軟件平臺Vision Builder AI。Vision Builder AI中同樣內置了上百種常見的視覺處理工具，用戶無需編程就能夠解決絕大多數的視覺應用，適合非專業的機器視覺終端用戶開發靈活的視覺應用。

　　康耐視則推出了In-Sight Explorer 4.3版軟件并為EasyBuilder? 配置環境提供了6種新型視覺工具和22個過濾器。此外，還在In-Sight視覺系統中的大量通信功能中新增了對CC-link和MC Protocol兩項通信協議的支持，這兩項協議主要用于Mitsubishi Electric的自動排序器。

　　離不開的解決方案

　　機器視覺技術發展至今，一直與工業自動化密不可分。機器視覺的軟硬件產品已逐漸成為生產制造各個階段的必要部分，這就對于系統的集成性提出了更高的要求。工業自動化企業要求能夠與測試或控制系統協同工作的一體化工業自動化系統，而非獨立的視覺應用。在當前，越來越多的企業對機器視覺提出了與現有生產線或者測試控制系統配合使用的要求，這就要求機器視覺廠商們不僅提供獨立的視覺產品，而是提供能夠與工業自動化系統集成的完整的解決方案。

　　在制造型企業的生產線中，機器視覺系統不僅需要與現場的控制系統配合使用，同時還要考慮到與工廠信息系統的連接。一般的視覺系統供應商往往僅提供視覺方面的解決方案，而將它與工業自動化系統集成的問題留給了集成商或者終端用戶。NI為工業自動化提供了一個統一的軟件環境以及多樣的模塊化的硬件平臺，如可編程自動化控制器（PAC），工業觸摸屏以及基于確定性以太網的分布式I/O等。用戶得以在LabVIEW這一專為工程師設計的圖形化開發平臺上實現機器視覺，運動控制，人機界面及數據采集等功能。同時LabVIEW**的兼容性也能夠保證系統無縫連接到遠程數據庫以及企業管理系統，以*小的代價構建一個完整的自動化平臺。