課外小知識：智能相機在工業中的應用

智能相機是一種高度集成化的微小型機器視覺系統，如圖2-28所示，即將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機內（包括DSP、FPGA及大容量存儲技術）。隨著其智能化程度的不斷提高，可滿足多種機器視覺的應用需求，并提供具有多功能、模塊化、高可靠性、易于實現的機器視覺解決方案。

智能相機一般由圖像采集單元、圖像處理單元、圖像處理軟件、網絡通信裝置等構成。

· 圖像采集單元：在智能相機中，圖像采集單元相當于普通意義上的CCD/CMOS相機和圖像采集卡。它將光學圖像轉換為模擬/數字圖像，并輸出至圖像處理單元。

· 圖像處理單元：圖像處理單元類似于圖像采集卡，可對圖像采集單元的圖像數據進行實時存儲，并在圖像處理軟件的支持下進行圖像處理。

· 圖像處理軟件：圖像處理軟件主要是在圖像處理單元的硬件支持下，完成圖像處理功能。例如，幾何邊緣的提取、簡單的定位和搜索等。在智能相機中，以上算法都封裝成固定的模塊，用戶可直接應用而無須編程。

· 網絡通信裝置：網絡通信裝置是智能相機的重要組成部分，主要完成控制信息、圖像數據的通信任務。智能相機一般均內置以太網通信裝置，并支持多種標準網絡和總線協議，從而使多臺智能相機通信，以構成更大的機器視覺系統。

智能相機具有易學、易用、易維護、安裝方便等特點，可在短期內構建起可靠而有效的機器視覺系統。其技術優勢主要表現在以下方面：

· 智能相機的結構緊湊、尺寸小，易于安裝在生產線和各種設備上，并且便于裝卸和移動。

· 智能相機實現了圖像采集單元、圖像處理單元、圖像處理軟件、網絡通信裝置的高度集成，通過可靠性設計，可以獲得較高的效率及穩定性。

· 由于智能相機已固化了成熟的機器視覺算法，用戶無須編程就可實現有/無判斷、表面缺陷檢查、尺寸測量、字符識別、條碼識別等功能。

智能相機已在各個領域得到廣泛應用。

· 在工業檢測中的應用：智能相機已成功應用于工業檢測領域，大幅度提高了產品的質量和可靠性，提高了生產的速度。例如，印刷質量的檢測、飲料行業的容器質量檢測、飲料填充檢測、飲料瓶的封口檢測、木材廠的木料檢測、半導體集成塊的封裝質量檢測、卷鋼的質量檢測、關鍵機械零件的工業檢測等。

· 在農產品分級中的應用：中國是一個農業大國，農產品十分豐富。利用智能相機，可以對農產品進行自動分級，以便產生更好的經濟效益，其意義十分重大。此外，通過智能相機對水果的壞損部分、糧食中的雜質、煙葉/茶葉中存在的異物等進行檢測，可提高加工后產品的品質。

· 在機器人導航和視覺伺服系統中的應用：賦予機器人視覺是機器人研究的重要課題之一，其目的是通過圖像定位、圖像理解，向機器人運動控制系統反饋目標位置、自身的狀態等，使其具有在復雜、變化的環境中自適應的能力。例如，機器人在一定范圍內抓取和移動工件的過程中，智能相機可利用動態圖像識別與跟蹤算法，跟蹤被移動的工件。

· 在醫學中的應用：在醫學領域，智能相機可以輔助醫生進行醫學影像的分析。可以利用數字圖像處理技術、信息融合技術，對X射線透視圖、核磁共振圖像、CT圖像進行適當疊加，以及綜合分析；還可以對其他類型的醫學影像數據進行處理和分析，例如，利用數字圖像的邊緣檢測與圖像分割技術，自動完成細胞圖像中細胞個數的統計。