影像處理系統的基礎

人人都喜愛看起來新鮮美味的食物。影像處理系統經常用於這類產品的品保流程，以確保食物看來新鮮美味。影像資料可幫助製作者做出明智決定，不然就無法做到這點。

但是這類系統要如何設計？哪些步驟是必要的、哪些重點必須考量、有哪些選項可供選擇？

選擇相機、選擇鏡頭和光源、評估影像品質，選擇電腦硬體、軟體以及所有元件的配置 – 這些全都是實作有效影像處理系統的重要步驟。

假設有個蘋果農夫，要你設計一套機器視覺系統來檢測蘋果。他想要賣的是品質劃一的產品，要能篩選出品質不良的蘋果，還要能快速運作。他會碰到幾個問題：

• 對這個系統會有哪些明確定義的需求？
• 需要什麼樣的解析度與感光元件？
• 要用彩色還是黑白相機？
• 需要哪些相機功能？影像品質需要到什麼水準就足夠了？
• 相機之眼：縮放與鏡頭性能
• 需要哪種光源？
• 需要什麼電腦硬體？
• 需要什麼軟體？

特定應用中該用哪種相機？需求定義是用來推導出相機解析度與感光元件尺寸的目標規格。

但首先：解析度到底是什麼？在傳統攝影中，解析度是指影像中兩個實際的點或線可以清晰辨別的最小距離。

在數位相機領域中，經常使用「兩百萬畫素解析度」這樣的術語。其意義完全不同，指的是感光元件上有多少個畫素，但嚴格來說這並不是其解析度。真正的解析度只有在整個相機、鏡頭、幾何形狀 (即該設定所需的距離) 都確定後才能得知。但畫素數量也不是不重要 - 要達到更高的解析度，確實需要更多畫素。本質上，畫素數量表示理想狀況下的最高解析度。

精細的解析度或較大的檢測面 - 兩者都需要相機具備的畫素愈多愈好。實務上還可能需要多台相機，才能以高解析度來進行大面積檢測。事實上，使用多台搭載標準鏡頭的相機，常常比搭載能一次拍下整個區域的特殊昂貴鏡頭的相機還要來得划算。

感光元件尺寸和視角決定了拍攝的尺度，在之後選擇鏡頭時是很重要的條件。

相機好壞不能只看畫素數量。也應將影像品質和相機功能列入考慮。

在評估數位相機的影像品質時，除了解析度外，還有下列因素應該一起考慮：

• 感光度
• 動態範圍
• 訊噪比

在相機功能方面，速度最重要的因素之一，通常以每秒影格數 (fps) 來表示。這個數字表示每秒可記錄的最大影格數量。

需要哪些硬體，是以工作與所需處理速度而定。

雖然可以使用標準電腦和影像處理套件來處理簡單的任務，但複雜和快速的影像處理任務可能需要專用硬體。

評估影像時需使用軟體。多數相機都配有軟體以顯示影像並配置相機。這已足夠讓相機啟用並且開始運作。特殊應用與影像處理工作需要特別的軟體，不論是外購還是自行開發。