機(jī)器視覺檢測中，如何根據(jù)分辨率，精度，公差的關(guān)系指導(dǎo)選型

機(jī)器視覺是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支。簡單說來，機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào);圖像系統(tǒng)對這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動(dòng)作。機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺；同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。

在實(shí)際場景中，機(jī)器視覺檢測設(shè)備在檢測產(chǎn)品時(shí)的一些不穩(wěn)定因素，會(huì)直接導(dǎo)致檢測精度與效率受到很大的影響。下面和大家一起分析如何根據(jù)分辨率，精度，公差的關(guān)系指導(dǎo)選型。

分辨率（Resolution）
計(jì)算公式：分辨率 = 視野(Field of View)/像素(Pixel) 比如我要看的產(chǎn)品大小是30mm*10MM，使用200萬像素（1600pixel*1200pixel）的相機(jī)。因?yàn)楫a(chǎn)品是長條形，為了把產(chǎn)品都放入到視野內(nèi)，我們計(jì)算分辨率的時(shí)候要考慮長邊對應(yīng)，此時(shí)分辨率為：分辨率 = 30mm/1600Pixel = 0.019mm/Pixel
精度（Accuracy）
計(jì)算公式：精度 = 分辨率 x 有效像素
精度的單位是mm。根據(jù)產(chǎn)品表面和照明狀況的不同，我們可以通過放大圖像觀察辨別穩(wěn)定像素的個(gè)數(shù)，從而得出精度。如果條件不允許實(shí)際測試觀察，一般的規(guī)律是，如果使用正面打光，有效像素為1個(gè)，使用背光，有效像素為0.5個(gè)。
這個(gè)例子我們?nèi)? Pixel，得到精度為0.019mm約等于0.02mm。
機(jī)器視覺系統(tǒng)的定位精度如何計(jì)算？
假如是30萬像素的攝像機(jī)，監(jiān)控的面積為640x480mm，其精度是不是就是1mm了？
30W相機(jī)分辨率640*480 正常這樣算：用最長的邊除去監(jiān)控面積最長的邊 即可，所以精度基本上是1mm，這個(gè)是理論值，如果你做測量或者表面劃傷檢測，肯定不準(zhǔn)確，一個(gè)像素有可能無法凸顯特征。

公差（Tolerance）
一般情況下，精度和公差的對應(yīng)關(guān)系如下：

對一個(gè)項(xiàng)目來講，我們是先從圖紙上讀到公差的要求。然后再根據(jù)上述關(guān)系，反推得出我們需要多少像素的相機(jī)。

測量時(shí)，首先要考慮的幾大方面的有：相機(jī)、鏡頭、光源。
選擇要考慮的因素有很大，這里依據(jù)一個(gè)經(jīng)手的項(xiàng)目介紹一下精度方面需要考慮的問題。
項(xiàng)目要求：像素精度0.05mm、測量誤差正負(fù)0.15mm。首先介紹一下相關(guān)的概念：
像素精度：一個(gè)像素在真實(shí)世界代表的距離，即拍攝視野/分辨率。例如我所使用的大華500萬相機(jī)，分辨率2592*2048，在視野中長的一邊100mm，即可拍到100mm的物體，那么在這一方向的像素精度為100/2592mm約為0.0386mm。
測量誤差：使用算法測量的距離/長度與真實(shí)值的誤差。
亞像素精度：亞像素精度是指相鄰兩像素之間細(xì)分情況，輸入值通常為二分之一，三分之一或四分之一。即每個(gè)像素將被分為更小的單元從而對這些更小的單元實(shí)施插值算法。
例如，如果選擇四分之一，就相當(dāng)于每個(gè)像素在橫向和縱向上都被當(dāng)作四個(gè)像素來計(jì)算。實(shí)際測量或檢測時(shí)需要考慮的還有很多，例如幀率、曝光、增益等。