機(jī)器視覺的研究始于20世紀(jì)50年代二維圖像的模式識(shí)別,，它真實(shí)被設(shè)計(jì)用來代替人眼從事檢測(cè)識(shí)別的工作，可以大大提高檢測(cè)的工作效率經(jīng)及降低人眼疲勞帶來的檢測(cè)結(jié)果的不一致性,。機(jī)器視覺檢測(cè)發(fā)展至今,，在許多方面已經(jīng)發(fā)展到可以完成人眼難以完成的工作,，還有利用紅外線、紫外線,、X射線等檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)人類視覺無法檢測(cè)到的事物,。但機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于如何保證其可靠性與穩(wěn)定性，無論從光源,，相機(jī)等硬件上還是從圖像處理軟件上的設(shè)計(jì),，對(duì)機(jī)器視覺的穩(wěn)定性都有重要影響。
成像系統(tǒng)簡(jiǎn)介及不穩(wěn)定性因素
成像系統(tǒng)主要由相機(jī)（CCD/CMOS）,、鏡頭和光源組成,，是視覺檢測(cè)的基礎(chǔ)，成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的就是獲取合格的原始圖像,，并且一個(gè)好的成像系統(tǒng)要保證系統(tǒng)運(yùn)行期間圖像質(zhì)量的穩(wěn)定,，穩(wěn)定的圖像抓取是視覺檢測(cè)穩(wěn)定性的基本保證。
1,、工業(yè)相機(jī)對(duì)成像穩(wěn)定性的影響
對(duì)視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)者來說,，工業(yè)相機(jī)的選擇主要考慮其傳感器類型、分辨率和幀率,，其中傳感器分CCD與CMOS兩種,，CMOS圖像傳感器集成度高,，各元件、電路之間距離很近,，干擾比較嚴(yán)重,，成像噪聲高，CCD傳感器相機(jī)相對(duì)于CMOS相機(jī)具有靈敏度高,、噪聲低和響應(yīng)速度快的特點(diǎn),，在穩(wěn)定性方面，CCD相機(jī)的抗沖擊與震動(dòng)性也較強(qiáng),，一般來說,，CCD傳感器相機(jī)在成像質(zhì)量上和穩(wěn)定性方面要優(yōu)于CCD相機(jī)。
影響相機(jī)成像質(zhì)量的另一重要因素就是相機(jī)的鏡頭,，鏡頭除了需要根據(jù)具體工作狀況選擇合適的焦距,、景深和光圈等參數(shù)外，一個(gè)影響系統(tǒng)檢測(cè)精度的重要因素就是圖像的幾何畸變誤差,，它是光學(xué)透鏡固有的透視失真,，受到制作工藝的影響，無法消除,，只能彌補(bǔ),，雖然現(xiàn)在許多工業(yè)相機(jī)通過各種方法彌補(bǔ)鏡頭畸變產(chǎn)生的誤差，但在高精度的檢測(cè)領(lǐng)域,，幾何畸變?nèi)匀粫?huì)對(duì)檢測(cè)精度產(chǎn)生影響,。
2、光源對(duì)成像穩(wěn)定性的影響
光源具有放大圖像的特征與缺陷,、削弱混亂及背景的作用,，直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量，由于沒有通用的照明設(shè)備,，光源的設(shè)計(jì)一直是機(jī)器視覺系統(tǒng)的難點(diǎn),，通常不僅需要針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例來選擇光源類型，還要根據(jù)具體環(huán)境對(duì)光源安裝,、光源的照射方式進(jìn)行斟酌,，以達(dá)到最佳效果,。不同類型的光源穩(wěn)定性存在差異,，常見的可見光源有LED光源、鹵素?zé)?、日光燈和鈉光燈等,，可見光最大的缺點(diǎn)是不能持續(xù)穩(wěn)定的輸出光能，如日光燈,，在使用的第一個(gè)100小時(shí)內(nèi),，光能會(huì)下降15%左右,，隨著使用時(shí)間的增加，光能輸出持續(xù)下降,。除可見光外,，在高檢測(cè)任務(wù)的場(chǎng)景下，也常采用X射線和超聲波等不可見光作為光源,，可以持續(xù)穩(wěn)定的輸出光能,，但不利于檢測(cè)系統(tǒng)的操作，且價(jià)格昂貴,。光源的不均勻性也會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響,，不同方向的發(fā)光強(qiáng)度存在差別也會(huì)引起噪聲?？梢姽庵蠰ED光源的穩(wěn)定性和壽命相對(duì)于鹵素?zé)?、日光燈等要好，響?yīng)時(shí)間短,，可自由選擇顏色,，運(yùn)行成本也低，得到了廣泛的應(yīng)用,。光源的照射方式可分為背向照明,、前向照明、結(jié)構(gòu)光照明和頻閃照明,，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)是以突出圖像特征為準(zhǔn)則,。
3、軟件穩(wěn)定性
檢測(cè)軟件穩(wěn)定性對(duì)機(jī)器視覺的影響毋庸置疑,，視覺系統(tǒng)最終會(huì)在計(jì)算機(jī)上利用軟件采用有針對(duì)性的算法進(jìn)行圖像濾波,，邊緣檢測(cè)和邊緣提取等一系列圖像處理，不同的圖像處理和分析手段以及不同的檢測(cè)方法與計(jì)算公式,，都會(huì)帶來不同的誤差,，算法優(yōu)劣決定測(cè)量精度的高低。
4,、環(huán)境因素影響
視覺系統(tǒng)工作的測(cè)量環(huán)境包括溫度,、光照、電源變化,、灰塵,、濕度以及電磁干擾等，好的環(huán)境是視覺系統(tǒng)正常運(yùn)行的保障,。外界光照會(huì)影響照射在被測(cè)物體上的總光強(qiáng),，增加圖像數(shù)據(jù)輸出的噪聲，電源電壓的變化也會(huì)導(dǎo)致光源不穩(wěn)，產(chǎn)生隨時(shí)間變化的噪聲,。溫度變化也會(huì)對(duì)相機(jī)的性能產(chǎn)生影響,，相機(jī)在出廠時(shí)都會(huì)標(biāo)志正常工作的溫度范圍，過熱或過冷都會(huì)影響相機(jī)的正常工作,。電磁干擾是工業(yè)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)不可避免的干擾因素,，它對(duì)工業(yè)相機(jī)電路、數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸電路等弱電電路的影響尤為嚴(yán)重,，合格的視覺產(chǎn)品會(huì)在出廠時(shí)經(jīng)嚴(yán)格的抗干擾測(cè)試,，極大的降低了外界電磁干擾對(duì)硬件電路的影響。
5,、機(jī)械結(jié)構(gòu)定位影響
除成像系統(tǒng)硬件外,，相機(jī)與物體之間的相對(duì)位置關(guān)系也會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，如相機(jī)或工件的機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)如果存在震動(dòng),，會(huì)影響檢測(cè)精度,，且這也是一個(gè)難以排查的問題。在動(dòng)態(tài)下檢測(cè)工件,，需要考慮運(yùn)動(dòng)模糊對(duì)圖像精度的影響（模糊像素 = 物體運(yùn)動(dòng)速度*相機(jī)曝光時(shí)間）,。 另外，CCD相機(jī)與被測(cè)零件之間在理性狀況下應(yīng)為相機(jī)鏡頭光軸垂直于零件所在平面,，但實(shí)際使用中,，由于安裝誤差或相機(jī)、工件制造誤差等原因不能保證光軸與被測(cè)平面完全垂直,，存在一定角度偏差,，同樣對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響。