更快更清晰更簡單，機器視覺檢測設備將迎來新一輪進化
發布時間：
2023-02-10 11:26
速度更快、性能更好的機器視覺檢測設備是邁向下一代工業自動化、無人駕駛汽車和智能城市管理的支撐技術，更好的圖像質量、更快速的圖像捕獲以及更低的設備成本和復雜性是自動化設備、檢測系統和機器人等領域設計人員的主要目標，其最終目的是加強質量保證并提高生產率。
同樣，先進的機器視覺檢測設備能夠識別標牌、道路標記和前方的潛在危險，因此對自動駕駛車輛至關重要。在這項應用里，重點是縮短系統響應時間，提高圖像識別準確度。
就智能城市應用而言，提高城市中心閉路電視圖像清晰度，有助于執法機構通過預測騷亂和提高識別能力來保護公民。
此外，高性能機器視覺檢測設備的新興市場機會也開始出現，其中包括用于協助車輛引導和數據收集的無人機載機器視覺，可用于勘察農田或建筑工地等應用。
要在較短時間內從捕獲的圖像中提取更多信息，需要更好的圖像質量和更強的信號處理性能。為此，一些重要的創新正在陸續出現，它們適用于攝像頭和圖像傳感器，而且由于機器學習技術的商業化，圖像處理技術也在得到廣泛應用。
下一代鏡頭增強聚焦和視覺性能
在整個視覺檢測系統的前端，攝像頭鏡頭一直是某些大的創新工程的主題，通過采用單攝像頭或單組鏡頭可執行多個任務，能夠提高系統靈活性、縮短工作周期時間，并簡化設備系統設計。
其中，液體鏡頭（如圖1所示）是一種新興的光學器件，它擴展了傳統鏡頭的景深，而無需傳統電動對焦系統的高成本和復雜性。電動對焦也相對較慢，因此避免這些將有助于增加應用中的工作循環時間，例如涉及不同距離物體的工業檢測等應用。
液體鏡頭只需幾μm的形狀變化，即可實現焦距調整
引入液體鏡頭能夠使工作中的標準光學系統在幾個ms內調整對焦，從無窮大到小于100mm，具體取決于間距要求。液體鏡頭由一種密封在柔性膜內的光學液體構成。通過移動膜或調整光學液體的體積，將鏡頭半徑改變僅僅幾個μm，其效果相當于使用傳統電動對焦系統將鏡頭移動幾個cm。除了更快的對焦和更簡單的構造，液體鏡頭系統還受益于較低的慣性和更低的功耗。
360 度圖像采集能夠使機器視覺系統在固定位置通過單個攝像頭即可捕獲目標的詳細信息，這樣可以避免多攝像頭檢測系統以及相關圖像處理和存儲子系統的高成本和復雜性，多個存儲子系統也會導致系統性能限制。如果部采用360 度圖像采集，可能需要一種機制來多次調整位置或旋轉攝像頭，或需要旋轉要檢查的物體，這種方式在食品包裝檢查或空中測量時比較常見，同樣會增加系統的總體成本和復雜性。
對于需要進行從各個角度進行目標檢測的系統，可以使用位于物體自身正上方的超中心或近中心鏡頭來實現360度視覺功能。超中心鏡頭能夠捕獲光線，就好似它們是從位于鏡頭前面一定距離某個點發出的一樣。光線匯聚點和鏡頭的周邊形成了視錐。
將物體放置在此視錐內，直接位于向下鏡頭的下方，可以使來自物體頂面和垂直側面的光線同時進入鏡頭。將光線聚焦在傳感器上可以在單幀中捕獲整個影像。利用該原理，攝像頭可以捕獲一個孔內或腔內的360度視圖，但無需在其中插入任何光學探頭。其他技術也可通過單幀捕獲物體多個影像，它是將超中心鏡頭與一組鏡面陣列整合，從而能夠有效地同時看到物體的每一面。
在高速工業自動化以及汽車和無人機等應用中，需要捕獲快速運動物體的清晰圖像。這對于傳統卷簾式圖像傳感器性能構成巨大挑戰，主要原因是傳統卷簾式圖像傳感器每一次將從傳感器像素讀取僅僅一列數據，并發送到幀緩沖器。如果物體正在運動，則從讀取一列圖像到讀取下一列之間的時間位置變化可能會導致失真，出現圖像模糊或彎曲等問題。
當拍攝快速運動物體或將攝像頭安裝在運動車輛上時，全局快門可提高圖像清晰度，這項技術首先在高端靜態攝像頭中得到應用，現在已經擴展到工業和汽車視覺系統以提供更高性能。
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