人的視覺是我們獲知外界信息的主要途徑，視覺能夠 幫助我們對(duì)空間頻率、時(shí)間頻率以及對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行感知。

機(jī)器視覺系統(tǒng)的目的就是給機(jī)器或自動(dòng)生產(chǎn)線添加一套視覺系統(tǒng)，其原理是由計(jì)算機(jī)或圖像處理器以及相關(guān)設(shè)備來模擬人的視覺行為，完成得到人的視覺 系統(tǒng)所得到的信息。人的視覺系統(tǒng)是由眼球、神經(jīng)系統(tǒng)及大腦的視覺中樞構(gòu)成， 計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)則是由圖像采集系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)及信息綜合分析處理系統(tǒng)構(gòu)成。機(jī)器人的視覺，大概可以理解為“視”和“覺” 兩部分，詳解如圖4-6所示。

從圖4-5我們不難看出，機(jī)器人的視覺系統(tǒng)總的說來由硬件和軟件兩大部分組成。

(1)硬件部分

①視覺傳感器，即CCD 或 者CMOS 攝像頭；

②視頻信號(hào)數(shù)字化設(shè)備，即圖像采集卡，它的 任務(wù)是把攝像頭輸出的全電視信號(hào)轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)方便 使用的數(shù)字信號(hào)；

③計(jì)算機(jī)及外設(shè)，根據(jù)系統(tǒng)的需要可以選用不 同的計(jì)算機(jī)及其外設(shè)，來滿足機(jī)器人視覺信息處理及 機(jī)器人控制的需要。由于 USB 接口技術(shù)的出現(xiàn)，小型攝像機(jī)可以直接與計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)環(huán)境圖像的快速采集傳送，且預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)與圖像采集系統(tǒng)間的接口。

(2)軟件部分

①計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，選用不同類型的計(jì)算機(jī)，就有不同的操作系統(tǒng)和所支 撐的各種語言等，當(dāng)然也可以采用底層方法處理圖像信息，以省掉操作系統(tǒng)帶來 的麻煩。

②機(jī)器人視覺信息處理算法，包括圖像預(yù)處理、分割、識(shí)別和解釋等 算法 。

機(jī)器人視覺系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)人的視覺功能，也就是用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn) 對(duì)客觀世界的識(shí)別。該系統(tǒng)主要由三部分組成：圖像采集部件、圖像的處理和分析、處理結(jié)果輸出裝置，其原理圖如圖4-7所示。

①圖像采集部件：原始的圖像數(shù)據(jù)是通過圖像采集部件進(jìn)入計(jì)算機(jī)的， 因而圖像采集部件的作用是采集原始的模擬圖像數(shù)據(jù)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號(hào)。計(jì)算機(jī)在接收到圖像的數(shù)字信號(hào)后，將其存入內(nèi)存區(qū)。常用的圖 像采集部件有成像雷達(dá)、CCD 攝像頭加上圖像采集卡、圖像掃描儀、數(shù)碼攝 像機(jī)等。

②圖像信息處理器：圖像的處理工作通常是由計(jì)算機(jī)完成的，經(jīng)過采集卡 將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，圖像信息在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)預(yù)處理、特征抽取(圖 像分析)、模式識(shí)別、重構(gòu)、描述、判斷、決策等一系列的處理。

③處理結(jié)果輸出(機(jī)機(jī)接口和人機(jī)接□):識(shí)別信息的輸出是圖像處理的 Z終目的。從廣義的角度講，信息的輸出形式可分為兩種：一種是根據(jù)識(shí)別的結(jié) 果作出判斷，通常以符號(hào)信息的形式輸出；另一種是以圖像形式輸出。機(jī)器人圖 像處理的結(jié)構(gòu)圖如圖4-8所示。

常見的攝像頭大致可以分為兩類，即單目攝像頭和雙目攝像 頭。所謂的單目攝像頭，就是一種只能看到平面，無法獲取距離信息的攝像頭。 這樣的攝像頭在我們的生活中非常常見，筆記本電腦或者手機(jī)內(nèi)置的攝像頭，以 及相機(jī)攝像機(jī)的鏡頭大多都是單目。但是要是使得機(jī)器人能夠準(zhǔn)確地運(yùn)動(dòng)到我們 想要它運(yùn)動(dòng)到的地方，那么機(jī)器人就要對(duì)它所處的環(huán)境有一定的了解，才能相對(duì) 準(zhǔn)確地獲取它要走的路徑。所以這就需要機(jī)器人對(duì)它周圍物體的位置有個(gè)準(zhǔn)確的 了解，這就不僅需要機(jī)器人看到那個(gè)物體，還需要機(jī)器人準(zhǔn)確地測出它與物體間 的距離。而能實(shí)現(xiàn)這一功能的就是雙目攝像頭。