摘 要（Abstract) 本文概述了機器視覺的市場前景，比較了PC式視覺系統與嵌入式視覺系統在檢測速度、測量精度等指標上的優劣，并重點介紹了基于PC的機器視覺系統的設計方法，包括光源、鏡頭、攝像機、圖像采集卡等的選用以及視覺軟件的設計方法。文章還列舉了幾個基于PC的機器視覺的成功應用案例。

1 引言
        機器視覺是利用光電成像系統采集被控目標的圖像，經計算機或專用的圖像處理模塊進行數字處理，根據圖像的像素分布、亮度和顏色等信息，進行尺寸、形狀、顏色等的識別。這樣，就把計算機的快速性、可重復性，與人眼視覺的高度智能化和抽象能力相結合，大大提高了生產的柔性和自動化程度。 
        對于機器視覺的研究應用，日本、德國和美國等發達國家早在上世紀六十年代就開始了。到上世紀九十年代，隨著光電子技術和計算機技術的發展，機器視覺已取得了廣泛的應用，其市場潛力十分巨大。在1984年，西歐的工業視覺系統的銷售總額達到589萬美元，到1989達到近4320萬美元。而在美國，1984年的視覺系統銷售總額達到6000萬美元，到1994元近12億美元。在日本，2000年機器視覺市場為300～400億日元。另據“視覺系統國際公司”的一份市場調研報告顯示：1999－2004 年北美的機器視覺市場規模從16.8億美元增長到19億美元（年增長率為12.4%）。從上述數據可以看出機器視覺技術發展之快，市場之大。國內的機器視覺發展較發達國家晚，目前尚屬概念導入期，但其市場潛力不可忽視。由于中國正成為“世界工廠”，與制造活動密切相關的機器視覺技術正逐步被商家認可和接受。而且在中國，機器視覺行業還是剛剛起步，相對其它行業來說競爭還不是很激烈。所以，誰占了市場先機誰就贏得了主動權。相信再過幾年，中國將會成為全球繼北美、歐洲與日本后的第4大機器視覺市場。
2 兩類視覺系統的比較 
        從組成結構來分類，典型的機器視覺系統可分為兩大類：PC式或稱板卡式機器視覺系統（PC－based Vision System），以及嵌入式機器視覺系統，亦稱“智能相機”（Smart Camera）或“視覺傳感器”（Vision Sensor）。PC式視覺系統是一種基于個人計算機（PC）的視覺系統，一般由光源、光學鏡頭、CCD或CMOS相機、圖像采集卡、圖像處理軟件以及一臺PC機構成。基于PC的機器視覺應用系統尺寸較大、結構復雜，開發周期較長，但可達到理想的精度及速度，能實現較為復雜的系統功能。另一類是嵌入式視覺系統，嵌入式視覺系統具有易學、易用、易維護、易安裝等特點，可在短期內構建起可靠而有效的機器視覺系統，從而極大的提高了應用系統的開發速度。表一列出了兩類視覺系統在檢測速度、測量精度等指標上的優劣對比【1】。

表1：嵌入式視覺系統與PC式視覺系統的優劣對比

        PC式視覺系統 嵌入式視覺系統業界人士指出，目前在中國使用簡便的智能視覺傳感器占了機器視覺系統市場60%左右的市場份額。由PC式視覺系統在整體成本、靈活性、用戶化界面、速度以及精度等方面的優勢，筆者認為接下來的2～5年，在中國市場上PC式視覺系統將與嵌入式視覺系統平分秋色。

3 PC式視覺系統的設計

3.1光源、鏡頭、CCD和圖像采集卡的選用
        光源、鏡頭、CCD和圖像采集卡作為視覺系統成像部分[2]，正確的選用是后續處理的必要條件，成像的質量直接影響到視覺軟件處理和分析部分，最終影響機器視覺系統工作的準確性。業內有句名言“Garbage in，Garbage out”，即如果輸入的圖像是一幅不理想的圖，則輸出的分析結果也好不到哪里去，因為軟件的處理并不能將一幅低質量的圖像變得更好，所以，成像的質量是視覺系統的首要前提。為了獲取理想的圖像，必須有效地選取成像系統部件，如光源、鏡頭、攝像頭以及圖像采集卡。根據筆者的大量實踐，成像的好壞往往決定了一套視覺應用系統的成敗。 有時候就是因為選用了價格過于低廉的產品，忽視了一些關鍵技術指標，使得系統集成走了太多的彎路。 視覺系統是一個復雜而又敏感的系統，應用機器視覺技術解決實際問題時，應盡量使系統的輸入部分受外界的影響以及硬件調節的限制減至最小，這就得選擇專業適用的成像設備，以獲得質量較佳的圖像。