专业的视觉检测，武汉三维光之洋

一、机器视觉系统的发展历程

到目前为止，机器视觉仍是一个非常活跃的研究领域。在此之前，机器视觉系统的发展主要经历了模式识别、积木世界、起步发展、蓬勃发展等几个阶段。

模式识别：起源于20世纪50年代的机器视觉，早期研究主要是从统计模式识别开始，工作主要集中在二维图像分析和识别上。如光学字符识别OCR(Optical Character Recognition)、工件表面图片分析、显微图片和航空图片的分析与解释。

积木世界：20世纪60年代的研究前沿是以理解三维场景为目的的三维机器视觉，1965年Roberts从数字图像中抽取出诸如立方体、楔形体、棱柱体等多面体的三维结构，并对物体形状及物体的空间关系进行描述。他的研究工作开创了以理解三维场景为目的的三维机器视觉的研究。

对积木世界的创造性研究给人们以极大的启发，许多人相信，一旦有白色积木玩具组成的三维世界可以被理解，则可以推广到理解更复杂的三维场景。

于是，人们对积木世界进行了更深入的研究。研究的范围从边缘、角点等特征提取，到线条、平面、曲面等集合要素分析，一直到图像明暗、纹理、运动以及成像几何等，并建立了各种数据结构和推理规则。

起步发展：20世纪70年代出现了一些视觉运动系统（Guzman1969，Mackworth1973），与此同时，美国麻省理工大学的人工智能（AI，Artificial Intelligence）实验室正是开设“机器视觉”的课程，由国际著名学者B.K.P.Horn教授讲授，大批著名学者进入麻省理工大学参与机器视觉理论、算法、系统设计的研究。

1977年，David Marr教授在麻省理工大学的人工智能（AI）实验室领导一个以博士生为主体的研究小组，于1977年提出了不同于“积木世界”分析方法的计算视觉理论，该理论在80年代成为机器视觉研究领域中的一个十分重要的理论框架。

蓬勃发展：20世纪80年代到90年代中期，机器视觉获得蓬勃的发展，新概念、新方法、新理论不断涌现。如：基于感知特征群的物体识别理论框架、主动视觉理论框架、视觉集成理论框架等。

二、中国机器视觉即系的研究现状

随着中国企业生产自动化程度的提高，进些年来，机器视觉在国内开始快速发展。中国国际机器视觉展览会年年举办，得到了行业的极大关注。国内机器视觉领域的研究机构和厂商纷纷加大投入，一致看好这一自动化领域的新市场。

2.1 机器视觉市场庞大

采用机器视觉可以完成人工很难实现的任务，特别是在需要高速、高精度要求的系统中。比如，电子制造业、汽车制造业、包装与印刷业、化工、能源、加工机械等行业都是机器视觉的用户或者潜在用户。从国际市场看，机器视觉目前最大的应用领域是半导体电子制造业。而中国目前已经成为全球最主要的生产制造基地，全球一半以上的手机是中国制造，很多半导体公司都在中国设有生产工厂，这些企业需要大量的机器视觉系统。

随着企业自动化程度的不断提高和对质量更加严格的控制要求，迫切需要机器视觉来代替人工检测。中国的工业生产正从依赖廉价劳动力转向更高程度的自动化生产，这带来了对自动化设备的大量需求。另外，中国早期的工业设备自动化程度普遍较低，因此，需要大量的更新换代，这些都构成了对包括机器视觉在内的自动化设备的庞大市场需求。

2.2 机器视觉系统核心技术逐步被国人掌握

机器视觉领域的厂商包括设备提供商和系统集成商。要将机器视觉系统中多个部件整合在一起，能在自动化生产线上发挥作用，还需要一个系统集成的过程。现场环境的适应性、安装调试是否到位、甚至使用人员的素质，都会影响到机器视觉产品最终的质量。因此，系统集成商与设备提供商一样重要。2000年以前，国内系统集成商，主要以代理国外产品为主，自主知识产权的图像算法研究是一片空白，国内企业的技术水平与国际上有很大的差距，以至于之前出现国外系统以高价位占领中国整个自动化行业市场片面现象；到2003年，国内开始陆续出现机器视觉软件包，其性能和速度能与国外软件相媲美，甚至有些图像处理工具在应用方面已远远超过了国外产品。

2.3 机器视觉在国内外的应用现状

在国外，机器视觉的应用普及主要体现在半导体及电子行业，其中大概40%~50%都集中在半导体行业。例如，各类生产印刷电路板组装设备；电子封装技术与设备；丝网印刷设备等；表面贴装（SMT，Surface Mounted Technology）设备及自动化生产设备；电子元件制造设备；半导体及集成电路制造设备；电子工模具等。机器视觉系统还在质量检测的各个方面已经得到了广泛的应用，并且其产品在应用中占据着举足轻重的地位。除此之外，机器视觉还用于其它各个领域和行业。

在中国，机器视觉技术的应用开始于20世纪90年代，因为行业本身就属于新兴领域，再加之机器视觉产品技术的普及不够，导致以上各行业的应用几乎空白，。到21世纪，大批海外从事机器视觉行业技术人员回国创业，机器视觉技术开始在自动化行业成熟应用，如华中科技大学在印刷在线检测设备与浮法玻璃缺陷在线检测设别研发的成功，打破了欧美在该行业的垄断地位。国内机器视觉技术已经日趋成熟，随着配套基础建设的完善，技术、资金的积累，各行各业对采用图像和机器视觉技术的工业自动化、智能化需求开始广泛出现，国内有关大专院校、研究所和企业近两年在图像和机器视觉技术领域进行了积极思索和大胆的尝试，逐步开始了工业现场的应用，其主要应用于印刷、制药、包装等领域，真正高端的应用也正逐步发展。

本文来源：机器视觉系统的发展历程及国内研究现状