通用的視覺檢測系統(tǒng)架構(gòu)

通用的視覺檢測系統(tǒng)以工業(yè)計(jì)算機(jī)為中心，主要包括視覺傳感器、圖像采集系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、系統(tǒng)服務(wù)器等模塊，涉及傳感技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、視頻信息處理、模式識別、人工智能理論、智能信息處理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品自動(dòng)檢測、農(nóng)副產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測、視覺導(dǎo)航、衛(wèi)星偵察、交通安全監(jiān)測、水文觀測、生物特征識別、智能視頻監(jiān)控等領(lǐng)域。視覺檢測系統(tǒng)通用模型如下圖所示。

視覺檢測系統(tǒng)基本組成

（1）視覺傳感器：是整個(gè)視覺檢測系統(tǒng)中信息獲取和感知的核心單元，其最本質(zhì)的功能就是將光信號轉(zhuǎn)變成有序的電信號，有時(shí)配以光學(xué)輔助設(shè)備來獲取待處理的原始圖像。視覺傳感器主要有激光掃描器、線陣和面陣CCD、TV攝像機(jī)等。視覺傳感器的主要參數(shù)有分辨率、掃描方式、快門速度、幀率、異步復(fù)位外觸發(fā)功能、成像靈敏度、外同步、光譜響應(yīng)特性等。其中，分辨率和幀率是其關(guān)鍵參數(shù)，直接決定視覺檢測系統(tǒng)的精度，但是單獨(dú)追求高分辨率和高幀率的獲取圖像，會(huì)受到計(jì)算帶寬和成本的限制，整個(gè)視覺檢測系統(tǒng)的性能反而會(huì)下降，因此選擇合適的視覺傳感器成為了視覺檢測系統(tǒng)的又一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

（2）圖像采集系統(tǒng)：圖像采集系統(tǒng)的主要負(fù)責(zé)采集多路視頻信號，然后將前端采集的圖像信號進(jìn)行數(shù)字化，并進(jìn)行有效壓縮。它是整個(gè)視覺檢測系統(tǒng)正常工作的前提，為了保證后期的處理和存儲，圖像采集系統(tǒng)需要在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)兼顧采集的實(shí)時(shí)性。圖像采集系統(tǒng)對圖像的采集和壓縮是同時(shí)進(jìn)行的，一個(gè)良好的壓縮算法是影響整個(gè)系統(tǒng)處理能力的關(guān)鍵。經(jīng)過壓縮處理后的圖像通過PCI高速接口與系統(tǒng)服務(wù)器以及圖像處理系統(tǒng)相連，供后期存儲和處理。

（3）圖像處理系統(tǒng)：圖像處理系統(tǒng)是視覺檢測實(shí)現(xiàn)圖像算法和處理分析等核心功能的部件?？梢苑殖苫诠I(yè)計(jì)算機(jī)的視覺圖像處理系統(tǒng)和基于嵌入式系統(tǒng)（DSP/ ASIC/ FPGA）的專用系統(tǒng)。ASIC（Australian Securities and Investments Commission）、DSP（Digital Signal Processing）、FPGA等設(shè)計(jì)的全硬件處理器，基于底層圖像處理算法的簡單性及并行性，它可以實(shí)時(shí)高速完成各種底層圖像處理算法,如背景校正、灰度變換、ROI（Region of Interest）檢測等，這樣可減輕計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的處理負(fù)荷，提高整個(gè)視覺檢測系統(tǒng)的處理速度。

（4）系統(tǒng)服務(wù)器：系統(tǒng)服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的中樞。系統(tǒng)服務(wù)器負(fù)責(zé)管理和控制各個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)時(shí)傳遞控制命令以及接收檢測結(jié)果和圖像數(shù)據(jù)，并能監(jiān)測和控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。作為整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器和控制終端，系統(tǒng)服務(wù)器還提供數(shù)據(jù)保存、查詢、統(tǒng)計(jì)和分析功能。在上層提供一個(gè)良好的人機(jī)接口，操作人員通過這個(gè)接口可以查看實(shí)時(shí)的檢測結(jié)果以及歷史數(shù)據(jù)，以便對被檢測目標(biāo)的狀態(tài)進(jìn)行有效的判斷。