课外小知识：智能相机在工业中的应用

智能相机是一种高度集成化的微小型机器视觉系统，如图2-28所示，即将图像的采集、处理与通信功能集成于单一相机内（包括DSP、FPGA及大容量存储技术）。随着其智能化程度的不断提高，可满足多种机器视觉的应用需求，并提供具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案。

图2-28

智能相机一般由图像采集单元、图像处理单元、图像处理软件、网络通信装置等构成。

· 图像采集单元：在智能相机中，图像采集单元相当于普通意义上的CCD/CMOS相机和图像采集卡。它将光学图像转换为模拟/数字图像，并输出至图像处理单元。

· 图像处理单元：图像处理单元类似于图像采集卡，可对图像采集单元的图像数据进行实时存储，并在图像处理软件的支持下进行图像处理。

· 图像处理软件：图像处理软件主要是在图像处理单元的硬件支持下，完成图像处理功能。例如，几何边缘的提取、简单的定位和搜索等。在智能相机中，以上算法都封装成固定的模块，用户可直接应用而无须编程。

· 网络通信装置：网络通信装置是智能相机的重要组成部分，主要完成控制信息、图像数据的通信任务。智能相机一般均内置以太网通信装置，并支持多种标准网络和总线协议，从而使多台智能相机通信，以构成更大的机器视觉系统。

智能相机具有易学、易用、易维护、安装方便等特点，可在短期内构建起可靠而有效的机器视觉系统。其技术优势主要表现在以下方面：

· 智能相机的结构紧凑、尺寸小，易于安装在生产线和各种设备上，并且便于装卸和移动。

· 智能相机实现了图像采集单元、图像处理单元、图像处理软件、网络通信装置的高度集成，通过可靠性设计，可以获得较高的效率及稳定性。

· 由于智能相机已固化了成熟的机器视觉算法，用户无须编程就可实现有/无判断、表面缺陷检查、尺寸测量、字符识别、条码识别等功能。

智能相机已在各个领域得到广泛应用。

· 在工业检测中的应用：智能相机已成功应用于工业检测领域，大幅度提高了产品的质量和可靠性，提高了生产的速度。例如，印刷质量的检测、饮料行业的容器质量检测、饮料填充检测、饮料瓶的封口检测、木材厂的木料检测、半导体集成块的封装质量检测、卷钢的质量检测、关键机械零件的工业检测等。

· 在农产品分级中的应用：中国是一个农业大国，农产品十分丰富。利用智能相机，可以对农产品进行自动分级，以便产生更好的经济效益，其意义十分重大。此外，通过智能相机对水果的坏损部分、粮食中的杂质、烟叶/茶叶中存在的异物等进行检测，可提高加工后产品的品质。

· 在机器人导航和视觉伺服系统中的应用：赋予机器人视觉是机器人研究的重要课题之一，其目的是通过图像定位、图像理解，向机器人运动控制系统反馈目标位置、自身的状态等，使其具有在复杂、变化的环境中自适应的能力。例如，机器人在一定范围内抓取和移动工件的过程中，智能相机可利用动态图像识别与跟踪算法，跟踪被移动的工件。

· 在医学中的应用：在医学领域，智能相机可以辅助医生进行医学影像的分析。可以利用数字图像处理技术、信息融合技术，对X射线透视图、核磁共振图像、CT图像进行适当叠加，以及综合分析；还可以对其他类型的医学影像数据进行处理和分析，例如，利用数字图像的边缘检测与图像分割技术，自动完成细胞图像中细胞个数的统计。