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电子工程世界|衍生感官让我们的生活多姿多彩

翻译自——EEtimes
电子工程世界|衍生感官让我们的生活多姿多彩
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电子设备的新发展正在不断改变我们的世界 ， 但它们能改变我们的感知方式吗?复制人类感觉器官功能的设备和传感器领域的已研究了多年 ， 努力使其功能与我们的眼睛、耳朵、鼻子、味蕾和皮肤与世界互动的方式一样 。 除了这五种感官之外 ， 我们还在努力丰富与电子产品的交互方式 ， 提供可穿戴式交互和手势控制的衍生感官 。 下面是模拟自然感官方面的一些最新进展 ， 并展望未来我们如何不仅引导普通的感官 ， 而且还可带来全新的体验 。
【电子工程世界|衍生感官让我们的生活多姿多彩】视觉系统是传感器技术的第一个发展 ， 今天已被广泛使用 。 虽然机器视觉使用数字输入和输出来操作机械部件 ， 其功能与人类视觉截然不同 ， 但它仍然可以机械地复制通常需要人类操作员完成的任务 。 正是这种视觉系统使一些现代汽车能够探测到周围的环境 ， 甚至通过激活刹车来应对预期的碰撞 。 伴随着模式识别算法 ， 这些视觉传感器在面部识别和其他检测和图像分析中发挥作用 。
简单来说 ， 机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断 。 机器视觉系统主要由图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示三部分组成 。 主要用计算机软件来模拟人的视觉功能 ， 从客观事物的图像中提取信息 ， 进行处理并最终用于实际检测、测量和控制 。
机器视觉系统的组成
1.图像处理单元——大脑
图像处理单元由图像处理软件完成 ， 图像处理软件包含大量图像处理算法 。 在取得图像后 ， 用这些算法对数字图像进行处理 ， 分析计算 ， 并输出结果 。 机器视觉企业之间的竞争 ， 说到底就是算法准确性的竞争 ， 因此每个企业都会投入很多的资源对核心软件进行开发 。 只有优秀的机器视觉图像处理软件才能进行快速而又准确的检查 ， 且减少对硬件系统的依赖性 。 软件是机器视觉的大脑 ， 只有在软件将采集到的图像数据化以后 ， 机器才能进行识别和检测等功能 。
2.光源
光源是机器视觉系统中重要的组件之一 ， 一个合适的光源是机器视觉系统正常运行的必备条件 。 使用光源的目的是将被测物体与背景尽量明显分别 ， 获得高品质、高对比度的图像 。
3.镜头——视网膜
镜头的作用是光学成像 。 尽管照相机、分析软件和照明对于机器视觉系统都是十分重要的 ， 可最关键的元件还是工业相机镜头 。 系统若想完全发挥其功能 ， 镜头必须要能够满足要求才行 。 决定镜头性能的参数主要有焦距 ， 工作距离、视尝景深、分辨率等 。 景深 ， 是指镜头能够获得最佳图像时 ， 被摄物体离此最佳焦点前后的距范围 。 视场 ， 表示摄像头所能观测到的最大范围 ， 通常以角度表示 ， 一般说来视场越大 ， 观测范围越大 。 工作距离 ， 是指镜头到被摄物体的距离 ， 工作距离越长 ， 成本越高 。
4.相机——眼球
机器视觉相机(“眼球”)的目的是将通过镜头投影到传感器的图像传送到能够储存、分析和（或者）显示的机器设备上 。 按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机 。 CCD和CMOS是现在普遍采用的两种图像工艺技术 ， 它们之间的主要差异在于传送方式的不同 。
5.图像采集单元——视觉神经
图像采集单元中最重要的元件是图像采集卡 ， 它是图像采集部分和图像处理部分的接口 。 一般具有以下的功能模块：图像信号的接收与A／D转换模块 ， 负责图像信号的放大与数字化 。 有用于彩色或黑白图像的采集卡 。 彩色输入信号可分为复合信号或RGB分量信号 。 摄像机控制输入输出接口 ， 主要负责协调摄像机进行同步或实现异步重臵拍照、定时拍照等 。 总线接口 ， 负责通过PC机内部总线高速输出数字数据 ， 一般是PCI接口 ， 传输率可高达130Mbps ， 完全能胜任高精度图像的实时传输 。 且占用较少的CPU时间 。


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