图像处理系统原理

大家都喜欢新鲜且外观充满诱惑力的食物。为了确保这一点，在针对这些产品的质量保证流程中，会频繁用到图像处理系统。图像数据可帮助生产者在充分了解情况后做出决定，否则会无从下手。

但是要怎样设计这种系统呢？ 哪些步骤必不可少，必须考虑哪些因素，以及有哪些选项？

选择相机、选择镜头和光源、评估成像质量、选择配套的计算机硬件和软件并配置所有组件，所有这些都是建立有效的图像处理系统的重要步骤。

请想像一下，一位苹果种植者让您设计一套机器视觉系统来查验苹果。他的目标是要提供统一的品质，也就是说，要能够在快速作业过程中分拣出坏苹果。他面临以下问题：

• 对于该系统，精确定义的需求有哪些？
• 什么样的分辨率和芯片？
• 使用彩色相机还是黑白相机？
• 什么样的相机功能和成像质量来满足需求？
• 相机的眼睛： 比例和镜头性能
• 应该使用哪种光源？
• 对PC硬件有何要求？
• 对软件有何要求？

对于任意指定的应用，要使用哪种相机？ 通过需求定义，可以确定相机的分辨率和芯片尺寸这些目标规格。

但是首先： 分辨率到底是什么？ 在传统摄影领域，分辨率是指图像中可被识别为明显不同的两个真实的点或行之间的最小距离。

在数字相机领域，通常会使用“2百万像素分辨率”这样的专业术语。这一术语表示完全不同的概念，即芯片上的像素总数，而并不是准确表示其分辨率。真正的分辨率只有在包含相机、镜头和几何数据（即系统装置所要求的距离）在内的整个系统就位后才能确定。像素数并不是不相关，要实现高分辨率，确实需要高像素数。本质上，像素数表示的是理想条件下可实现的最大分辨率。

高分辨率或较大的检测区域，这两项要求均需要相机的像素数尽可能最大。要以较高分辨率检测大区域，实际可能会需要使用多台相机。事实上，使用多台配置标准镜头的相机，通常要比使用一台配有能够覆盖整个区域的昂贵、特殊的镜头的相机要便宜。

芯片尺寸和视场决定了描绘比例，这个指标以后对于选择镜头至关重要。

一台好相机决不只是像素数高。您还应该考虑到成像质量和相机功能。

在评估数字相机的成像质量时，重要因素除分辨率外，还包括

• 感光度、
• 动态范围及
• 信噪比。

就相机功能来说，最重要的功能之一是速度，通常以每秒帧数(fps)来表示。它定义每秒能够记录的最大帧数。

需要哪些硬件取决于任务和所需处理速度。

简单的任务可以使用标准PC和标准图像处理包完成，而复杂和快速的图像处理任务则可能会需要专用的硬件。

评估图像需要用到软件。大多数相机都自带软件，用于显示图像和配置相机。对于相机的正常使用，这种软件已经足够。特殊应用和图像处理任务则需要专用软件，您可以选择购买或自行开发。