機(jī)器視覺“看到”顏色

顏色提供了更多的視覺細(xì)節(jié)比單色灰度，并增加了一個(gè)新的層面，在現(xiàn)實(shí)世界中的分析數(shù)據(jù)。

機(jī)器視覺已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)快速和可靠的工具，質(zhì)量檢查。在許多情況下，一個(gè)機(jī)器視覺光學(xué)檢查系統(tǒng)可以更快速，準(zhǔn)確地比人類和以較低的成本進(jìn)行質(zhì)量檢查。然而，一臺(tái)機(jī)器可以“看到”的顏色嗎？并引入到方程的顏色有助于質(zhì)量檢查嗎？

機(jī)器視覺系統(tǒng)用相機(jī)獲取物體的圖像，然后使用計(jì)算機(jī)來處理，分析和測(cè)量該對(duì)象的各種特征，以便作出決定可以作出。分析的特征之一可以是一個(gè)對(duì)象的顏色。

在過去，由于成本和處理能力的要求，顏色沒有被廣泛應(yīng)用于光學(xué)檢查。然而，隨著成本的降低和處理能力不再是一個(gè)問題，解決方案供應(yīng)商正在尋找將顏色到機(jī)器視覺光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，以獲得更高的質(zhì)量。

許多應(yīng)用需要顏色和顏色的趨勢(shì)正在增加。

基本的假設(shè)是，顏色比黑色和白色，或單色，所以它必須更好。然而，這種假設(shè)并不總是真實(shí)的機(jī)器視覺。在典型的檢查應(yīng)用中，檢測(cè)到的缺陷，如裂縫或劃痕檢測(cè)，使用的顏色是沒有必要的，因?yàn)槟繕?biāo)是辨別在物體表面上的亮度差。

也有一些東西，單色相機(jī)做的比彩色相機(jī)。以分辨率和速度，例如，有更多的選擇，在高分辨率和高速購物時(shí)，單色相機(jī)。此外，在許多情況下，彩色圖像不解決機(jī)器視覺問題提供任何單色圖像的優(yōu)勢(shì)，如光學(xué)字符識(shí)別（OCR），光學(xué)字符驗(yàn)證（OCV）、條碼閱讀、測(cè)量和其他應(yīng)用程序依賴于高分辨率空間信息。

當(dāng)然，一臺(tái)機(jī)器看不到顏色。機(jī)器使用數(shù)學(xué)模型來近似人類顏色檢測(cè)。一臺(tái)機(jī)器可以校準(zhǔn)的平均人類對(duì)顏色的反應(yīng)，因此“看到”，它提供了一致的反應(yīng)，在控制設(shè)置中觀察到的顏色。這是有用的校準(zhǔn)顏色視覺測(cè)量和油漆配套色漿、塑料和織物。我們不認(rèn)為這是一個(gè)像人類一樣的顏色，也許只是一個(gè)哲學(xué)的練習(xí)。然而，它是使可以用機(jī)器視覺系統(tǒng)與絕對(duì)測(cè)量裝置如photospectometers只能進(jìn)行相對(duì)測(cè)量之間的區(qū)別很重要。

人類的顏色視覺進(jìn)化到可靠地提取信息的材料特性的光照和視圖的巨大變化。例如，水果的顏色必須可靠地確定，盡管不同的照明選擇成熟的未成熟或壞的水果。人的顏色視覺有機(jī)制，以因素在光照和視圖的變化，我們不知道如何或不打擾到機(jī)器顏色視覺。人的顏色視覺是相對(duì)的。附近的顏色影響顏色的感知，它具有低分辨率的事實(shí)用在非常小的帶寬電視傳送彩色和有廣泛的個(gè)人之間的差異。因此，它不是一個(gè)很好的測(cè)量工具。

機(jī)器顏色視覺不受周圍顏色的影響，可以具有高分辨率，不受機(jī)器對(duì)機(jī)器的影響，因此是一種很好的測(cè)量工具。

機(jī)器視覺系統(tǒng)用攝像機(jī)獲取物體的圖像，然后使用計(jì)算機(jī)來處理、分析和測(cè)量該對(duì)象的各種特征。

顏色系統(tǒng)的類型

大多數(shù)彩色機(jī)器視覺系統(tǒng)使用硬件和軟件的混合來檢測(cè)顏色。對(duì)于點(diǎn)或點(diǎn)顏色的措施，一個(gè)解決方案主要是由硬件是合適的。復(fù)雜的檢測(cè)系統(tǒng)更依賴于軟件，給設(shè)計(jì)師和運(yùn)營商的靈活性。

彩色攝像機(jī)用于機(jī)器視覺應(yīng)用的主要類型是3CCD（電荷耦合器件），三線性和Bayer模式相機(jī)。3CCD具有優(yōu)良的彩色配準(zhǔn)可以應(yīng)用于大多數(shù)應(yīng)用程序。然而，由于設(shè)計(jì)成本高。

三線性提供高性能，并在其低成本方面的優(yōu)勢(shì)。它可以被用于在許多應(yīng)用中，如平面檢查。然而，空間校正不能正確地在某些應(yīng)用程序，涉及旋轉(zhuǎn)或隨機(jī)移動(dòng)的對(duì)象。

最后，拜耳型相機(jī)的混合提供最低成本的解決方案。這些相機(jī)不建議，如果顏色精度是應(yīng)用程序的最重要的方面。

除了明顯的應(yīng)用程序，其中一個(gè)對(duì)象的顏色需要進(jìn)行評(píng)估在某種程度上，顏色有時(shí)可以有助于使檢查的情況更容易通過便利的識(shí)別的對(duì)象，如在汽車保險(xiǎn)絲盒的保險(xiǎn)絲的值的驗(yàn)證。

顏色最終會(huì)被用于所有機(jī)器視覺應(yīng)用嗎？當(dāng)面對(duì)一個(gè)應(yīng)用程序，灌輸一些疑問，問下面的問題：

是對(duì)象的顏色質(zhì)量和一致性的一個(gè)關(guān)鍵因素，在產(chǎn)品的整體質(zhì)量？

對(duì)象的顏色有助于確定產(chǎn)品的相對(duì)質(zhì)量嗎？

顏色便于檢測(cè)的對(duì)象？

這些問題的答案是肯定的，那么它可能是時(shí)候認(rèn)真看看機(jī)器視覺的顏色方面。

應(yīng)用

讓我們看看一個(gè)真實(shí)世界的應(yīng)用程序，將有助于促進(jìn)決定是否顏色應(yīng)該是應(yīng)用程序的一部分。彩色機(jī)器視覺在汽車檢測(cè)中的應(yīng)用。雖然一個(gè)人可能認(rèn)為，汽車的油漆將是機(jī)器視覺的使用，大部分的努力進(jìn)入檢查的精細(xì)視覺細(xì)節(jié)，彌補(bǔ)用戶界面，如儀器集群的一致性和均勻度的儀器集群。這是很重要的，因?yàn)閮x表和儀表板的外觀和整體質(zhì)量有很長的路要走，有助于司機(jī)的印象，一輛汽車的質(zhì)量。

顯然，有許多其他的應(yīng)用程序，需要的顏色，如打印檢查（質(zhì)量/注冊(cè)），藥品檢驗(yàn)（標(biāo)簽驗(yàn)證），部分存在和檢測(cè)，印刷電路板組件（部分存在，驗(yàn)證和放置）。此外，還有一系列的質(zhì)量和等級(jí)的應(yīng)用程序，涉及顏色和紋理分類的東西，如木材，紡織品和瓷磚。

色彩的未來

自動(dòng)成像協(xié)會(huì)（AIA）的市場(chǎng)研究表明，只有相機(jī)賣成像應(yīng)用在2005和2006四分之一例，其余四分之三單色彩色攝像機(jī)，但顏色的趨勢(shì)是向上移動(dòng)。

大多數(shù)專家認(rèn)為，顏色的使用會(huì)在機(jī)器視覺中擴(kuò)展。顏色提供了更多的視覺細(xì)節(jié)比單色灰度，并增加了一個(gè)新的層面，在現(xiàn)實(shí)世界中的分析數(shù)據(jù)。

更好的顏色保真度，較低的成本和易用性是市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力和正在開發(fā)的新技術(shù)，在不久的將來，以滿足這些需求，并滿足這些產(chǎn)品的需求日益增長。Q

什么類型的彩色機(jī)器視覺相機(jī)存在？

彩色攝像機(jī)用于機(jī)應(yīng)用的主要類型是3CCD，三線性和Bayer模式相機(jī)。這些可以是區(qū)域掃描或線掃描相機(jī)取決于類型的顏色納入。

3CCD具有優(yōu)良的彩色配準(zhǔn)可以應(yīng)用于大多數(shù)應(yīng)用程序。然而，成本是更高的設(shè)計(jì)。在3CCD攝像機(jī)，顏色是用一個(gè)棱鏡的干涉濾光片，將入射光分成紅（R）、選擇綠色（G）、藍(lán)（B）的主要組成部分。每三個(gè)原色，然后由一個(gè)CCD分別和最終的彩色圖像檢測(cè)相結(jié)合，從三個(gè)CCD輸出的重建。所有三個(gè)彩色圖像被捕獲在同一個(gè)對(duì)象的位置，并在同一時(shí)間。

三線性提供高性能，并在其低成本方面的優(yōu)勢(shì)。它可以被用于在許多應(yīng)用中，如100%打印檢查。然而，空間校正不能正確地在某些應(yīng)用程序，涉及旋轉(zhuǎn)或隨機(jī)移動(dòng)的對(duì)象。在一個(gè)三線性彩色攝像頭，三線陣列制作在一個(gè)單一的模具和涂層的RGB彩色濾波器。這些都是使用染料或顏料的吸收過濾器。在三線性相機(jī)、三線陣探測(cè)角度稍有不同的領(lǐng)域（FOV）的對(duì)象和空間校正是一個(gè)彩色圖像重建所需要的。

最后，拜耳型相機(jī)的混合提供最低成本的解決方案。這些相機(jī)往往是用于低端應(yīng)用，減少了顏色的精度相比，3CCD攝像機(jī)和三線性。然而，有廣泛的理解的拜耳模式和許多算法存在，以優(yōu)化其顏色性能。

 

技術(shù)提示

大多數(shù)彩色機(jī)器視覺系統(tǒng)使用硬件和軟件的混合來檢測(cè)顏色。

對(duì)于點(diǎn)或點(diǎn)顏色的措施，一個(gè)解決方案主要是由硬件是合適的。復(fù)雜的檢測(cè)系統(tǒng)更依賴于軟件。

彩色攝像機(jī)用于機(jī)器視覺應(yīng)用的主要類型是3CCD，三線性和Bayer模式相機(jī)。