《机器视觉实用教程》章节导航-工业相机、工业镜头、机器视觉光源、光源控制器、图像采集卡、延长管延长线滤光片标定板等配件的选型知识
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目录
版权声明 14
读者利益 15
感谢 16
前言 17
第一章 机器视觉概述 18
1.1 机器视觉的概念 18
1.2 机器视觉的优点 18
精度高 19
连续性 19
稳定性 19
性价比高 19
生产效率高 19
灵活性 19
1.3 机器视觉的发展史 20
机器视觉的发展历程 20
国外机器视觉发展 20
国内机器视觉发展的大致历程 20
机器视觉产品的发展 21
嵌入式的应用 21
基于PC的机器视觉的应用 22
机器视觉的发展趋势 22
技术方面的趋势是数字化、实时化、智能化 22
价格持续下降，市场份额迅速扩大 22
行业方面发展更加迅速 22
1.4 机器视觉领域的主要厂商 23
国外厂商 23
国内厂商 23
1.5 机器视觉系统类型 23
1.6 机器视觉系统特点 23
精度高 23
连续性 23
灵活性 24
标准性 24
成本效率高 24
1.7 机器视觉系统构成 24
1.8 机器视觉的主要应用范围 25
电子与半导体 26
制药 26
工业包装 27
汽车制造 28
印刷 29
食品饮料 30
医学应用 30
其他工业应用 31
1.9机器视觉概述课后习题 32
第二章 基础光学 35
2.1 为什么学习基础光学 35
2.2 常用单位 35
2.3 电磁波谱与光 35
无线电波 37
微波 37
红外线 37
可见光 37
紫外线 37
伦琴射线（X射线 38
γ射线（伽马射线） 38
2.4 三大光学现象 38
反射 38
折射 39
衍射 40
2.5 三大光学基本定律 42
光的直线传播定律 42
光的反射定律 42
光的折射定律 42
2.6 全反射 44
2.7 辐射度量 44
2.8 光度量 45
2.9 照度 47
像面照度 48
2.10 色度 50
三原色 50
三原色简介 51
三原色分类 52
按材料分 52
色光三原色 52
颜料三原色 53
彩电三原色 53
印刷三原色 53
按色感分 53
按属性分 54
色相 54
明度 54
纯度 55
三原色的计算 55
色度图及色品图 57
CIE标准色度系统 58
CIE1931色彩空间概述 58
三色刺激值 58
CIE xy 色度图 59
CIE XYZ 色彩空间定义 61
实验结果 — CIE RGB 色彩空间 61
Grassmann 定律 63
从 Wright–Guild 数据构造 CIE XYZ 色彩空间 63
CIE色彩坐标计算 65
CIE1931标准色度系统 66
CIE1964标准色度系统 66
2.11 均匀颜色空间 68
均匀明度尺 68
均匀色品尺 68
均匀颜色坐标的允许误差 69
2.12 CIE均匀色度空间 69
CIE 1964 LUV色度空间公式 69
1976年CIE的LUV色度空间 69
CIE 1976 Lab色度空间 71
2.13 孟塞尔表色系统 73
2.14 基础光学课后习题 75
第三章 专业名词中英文对照与解释 78
3.1 镜头专业名词 78
3.2 相机专业名词 81
面阵相机专业名词一 81
面阵相机专业名词二 83
线阵相机（Line scan) 84
3.3 总线采集卡专业名词 87
3.4 光源专业名词 88
3.5 光源控制器专业名词 90
3.6 软件专业名词 91
3.7 专业名词课后习题 96
第四章 光源 98
4.1 光源概述 98
4.2 为什么要使用光源 98
目的 98
重要性 98
4.3 光源种类 99
高频荧光灯 100
光纤卤素灯 101
氙气灯 101
LED光源 102
光源参数比较 103
4.4 LED光源的优势 104
4.5 LED光源的种类及照射原理 105
环形光源 105
环形无影光源 106
条形光源 107
方形无影光源 108
面光源（背光源） 109
平面无影光源 109
圆顶无影光源 110
同轴光源 111
同轴平行光源 111
线光源 112
点光源 113
聚光光源 114
非标光源 115
4.6 LED光源的颜色 115
4.7 LED光源的光谱 115
4.8 光源对成像的影响 116
4.9 照明光源的照射方式 118
直射光 118
漫射光（扩散光） 118
偏光光 119
平行光 120
4.10 照明技术 120
反射照明 120
明视野与暗视野照明 121
折射照明 123
透射照明 124
颜色和补色 126
4.11 打光方法 132
单向照明 132
掠射 134
漫射 136
环形照射、四面照射 139
同轴（平行）光照射 139
背光照射 141
结构光照射 143
颜色的选择 144
选择背景 145
4.12 光源配件的使用 146
偏光器(Polarizer) 146
滤光片（Filter） 148
光线控制膜(Light control film) 148
4.13 电源控制器的选择 151
LED的伏安特性 151
常亮、可控、频闪 153
4.14 选择合理的光源 153
被测物体的特征 153
工作距离 154
视场大小 154
安装方式 154
光源颜色 154
4.15 光源细节 154
无影光源与有影光源 154
光源角度 156
高角度、低角度、零度 157
面光源 158
光源亮斑 158
漫射板对照明的影响 163
同轴（平行）光 165
4.16 光源课后习题 165
第五章 镜头 168
5.1 什么是光学镜头 168
5.2 镜头的分类 168
球面镜头 169
定义 169
种类 169
凸透镜成像 170
凹透镜成像 170
球面镜与非球面镜的成像对比 174
非球面镜头 175
什么是非球面镜 175
非球面镜片设计的目的 176
非球面镜片设计的优点 177
非球面镜的应用 177
针孔镜头 177
鱼眼镜头 178
固定光圈定焦镜头 179
手动光圈定焦镜头 180
自动光圈定焦镜头 180
手动光圈变焦镜头 181
自动光圈电动变焦镜头 182
电动三可变镜头 183
长焦镜头 183
标准镜头 184
焦距转换率 185
微距镜头（marco lens） 187
广角镜头 187
折射式望远镜头 188
反射式望远镜头 188
C型镜头 189
CS型镜头 190
2/3’镜头 191
1/2’镜头 191
5.3 镜头的机械参数 191
5.4 光学参数 192
焦距 192
相对孔径 194
光圈 194
视场角 196
放大倍率 197
景深 198
工作距离 199
法兰焦距 200
广角 200
长焦 200
自动对焦 201
定焦 201
光学变焦 201
镜片组 201
对焦 202
镜头材质 203
屈光度 203
潜望镜式镜头 203
分辨率 204
镀膜 211
5.5 光学基础-透镜成像 213
凸透镜成像 213
凹透镜成像 214
5.6 像差 217
球差 218
彗差 219
像散 221
场曲 222
畸变 223
色差 225
5.7 工业镜头的常见种类 226
CCTV镜头 226
远心镜头 226
显微镜头 230
线阵镜头 232
变焦镜头 232
5.8 镜头选型 233
选择因素 233
镜头焦距的计算 234
镜头各参数间的相互影响关系 234
5.9 镜头细节研究与验证 235
光圈对成像质量的影响 235
不同光圈不同景深验证 239
不同光圈对图像亮度的影响 245
相同工作距离不同焦距镜头对视野的影响 246
镜头中间与边缘的分辨率验证 246
镜头焦距对畸变的影响 249
5.10 镜头课后习题 251
第六章 相机 254
6.1 相机概述 254
6.2 相机成像流程 255
6.3 CCD的工作原理 255
6.4 CMOS的工作原理 256
6.5 CCD与CMOS的区别 257
6.6 黑白相机成像原理 261
6.7 彩色相机成像原理-3CCD 261
分色棱镜 263
6.8 彩色相机成像原理-拜尔模式 264
色彩插值 265
6.9 工业相机的分类 267
模拟相机 267
数字相机 268
彩色相机 269
黑白相机 269
面阵相机 270
线阵相机 270
CCD相机 270
CMOS相机 274
USB2.0相机 274
USB3.0相机 274
1394A相机 275
1394B相机 276
GigE相机 276
Camera Link相机 277
直接显示工业相机 277
智能相机 279
雷电接口相机、CXP相机、万兆网相机 279
6.10 各种相机接口比较 280
6.11 工业相机与民用相机的比较 282
6.12 工业相机的参数 283
分辨率 286
像元尺寸 286
传感器尺寸 287
传感器类型 288
卷帘快门 288
全局快门 291
逐行扫描 293
隔行扫描 293
采集速度 294
输出颜色 295
数据位数 295
信噪比 295
动态范围 296
灵敏度 297
光谱响应 297
同步方式 298
数据输出接口 300
可编程控制 300
镜头接口 300
6.13 工业相机的选择 300
分辨率 300
颜色 301
传感器类型 301
传感器尺寸 301
相机镜头接口 301
相机输出接口 301
视觉平台 301
6.14 工业相机细节探讨 302
相机分类 302
相机数据输出接口 302
相机的分辨率 306
采集速度 307
相机的图像传感器 308
相机快门分类 308
卷帘式快门影响-运动与静止物体成像对比 308
全局快门影响-运动与静止物体成像对比 309
快门速度对图像质量的影响 309
快门速度对亮度的影响 311
相机驱动 311
相机属性参数 312
不同增益时的比较验证 314
视频模式 314
不同视频模式时的图像对比 315
彩色相机 317
6.15 相机课后习题 318
第七章 总线与采集卡 320
7.1 总线 320
7.2 总线按功能和规范分类 320
(1) 片总线(Chip Bus, C-Bus) 320
(2) 内总线(Internal Bus, I-Bus) 321
(3) 外总线(External Bus, E-Bus) 321
7.3 机器视觉涉及的总线接口（外总线） 321
7.4 PCI 321
PCI介绍 321
PCI的主要应用 323
7.5 PCI-E 324
PCI-E介绍 324
PCI-E主要应用 326
7.6 PXI/PXI-E 326
7.7 USB 327
USB介绍 327
USB的主要应用 329
7.8 1394火线 329
1394介绍 329
1394主要应用 330
7.9 GigE千兆以太网/10GigE万兆以太网 330
GIGE介绍 330
GIGE主要应用 331
7.10 Camera Link 331
Camera Link介绍 331
Camera Link主要应用 333
7.11 ThunderBolt 333
ThunderBolt雷电接口介绍 333
7.12 CoaXPress 334
CoaXPress介绍 334
为什么选择CoaXPress 335
CoaXPress接口特点 335
相关接口技术比较 335
7.13 CAN控制器局域网络 336
CAN介绍 336
CAN主要应用 337
7.14 RS232串口 338
RS232介绍 338
串口的主要应用 339
7.15 Parallel并口 339
并口介绍 339
并口的主要应用 340
7.16 IIC（I2C） 340
IIC介绍 340
IIC总线特征 340
IIC主要应用 341
7.17 图像采集卡 341
7.18 图像采集卡分类 341
7.19 常见的图像采集卡 341
7.20运动控制卡 341
7.21 I/O卡 342
7.22 总线与采集卡课后习题 343
第八章 常用软件使用与图像处理 345
8.1 NI MAX基本使用 345
8.2 NI Vision Assistant视觉助手基本使用 346
8.3 NI视觉助手图像处理函数 348
8.4 NI视觉助手彩色处理函数 349
8.5 NI视觉助手灰度处理函数 350
8.6 NI视觉助手二值处理函数 351
8.7 NI视觉助手机器视觉处理函数 352
8.8 NI视觉助手识别处理函数 353
8.9 NI视觉助手常用工具说明 354
8.10 Vison Builder for AI(VBAI)基本使用方法 355
8.11 VBAI获取图像 356
8.12 VBAI增强图像 358
8.13 VBAI寻找特征 359
8.14 VBAI测量特征 360
8.15 VBAI识别零件 361
8.16 大恒相机自带DEMO使用（HV/SV等旧系列） 362
8.17 映美精相机IC Capture使用 365
8.18 SENTECH相机DEMO使用 366
8.19 AVT相机安装驱动、更换驱动、使用不同软件采集图像 367
8.20 图像处理细节探讨 380
图像处理的根本需求 380
理论上最好的对比度图 381
实际上的对比度 381
对比度的定义 382
理论上的对比度值 383
实际上的对比度值 383
滤波 384
Contrast对比度、反差 384
查找表（Lookup Table） 385
二值化 386
膨胀与腐蚀 387
常规参数用法 388
标定校准calibration 390
彩色图像 391
颜色平面的抽取 393
图像缓存 394
多种算法之间的取舍 394
多线程图像处理 395
8.21 常用软件使用与图像处理课后习题 395
8.22 大恒相机MER系列演示程序程序使用（2020年补充） 396
第九章 机器视觉配件 399
9.1 滤光片Filter 399
滤光片分类 400
滤光片原理 403
滤光片作用 403
特点 403
波长 403
9.2 偏振片 404
光的偏振 404
线偏振光 404
部分偏振光 405
椭圆偏振光 405
圆偏振光 405
偏振现象的发现 406
光的偏振度 406
产生偏振光的方法 406
偏振光的应用 406
在摄影镜头前加上偏振镜消除反光 406
摄影时控制天空亮度，使蓝天变暗 406
使用偏振镜看立体电影 407
生物的生理机能与偏振光 407
汽车使用偏振片防止夜晚对面车灯晃眼 407
偏振片概述 407
偏光片分类 409
偏光片的组成 409
偏光镜效果 410
9.3 棱镜与分光片 411
棱镜概述 411
分光片概述 411
分光片在机器视觉中的应用 413
9.4 光学模组 415
光学模组原理图 416
光学模组的组成 416
应用实例 417
9.5 漫射板 419
漫射板概述 419
漫射板的应用 419
9.6 延长线 420
9.7 延长管 420
9.8 实验架与实验平台 421
9.9 标定板 422
标定的含义 422
标定的主要作用 422
什么是标定板（Calibration Target） 422
常见标定板种类 423
相机标定原理参考 424
机器视觉中的标定 424
9.10 近摄镜与扩倍镜 424
第十章 机器视觉案例 427
10.1 机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用 427
概述 427
优点 427
主要功能需求 427
主要检测指标 427
检测系统需求分析 428
检查系统示意 428
检测系统主要模块 429
图像象采集模块 429
标准模板训练模块 429
产品检测模块 430
错误分类模块 430
显示模块 430
可检查的缺陷 431
系统特点 431
10.2 机器视觉在印刷包装行业中的应用 432
概述 432
人工检测存在的问题 432
印刷包装行业的机器视觉应用现状 433
在线检测和离线检测 433
离线检测系统：小幅尺寸检查机 433
工作原理 433
适用产品 434
系统特点 434
离线检测系统：大幅尺寸检查机 435
工作原理 435
适用产品 435
系统特点 436
离线检测系统：复卷检查机 436
工作原理 436
适用产品 436
系统特点 437
检查机可检测的缺陷 437
在线检测系统 439
概述 439
在线检查系统原理图 440
适用材料 441
可检缺陷 441
10.3 机器视觉在智能交通领域中的应用 442
概述 442
主要组成部分 443
采集模式 443
连续采集模式 443
触发采集模式 443
原理示意图图 444
10.4 金属轴尺寸检测 444
检测内容 444
检测要求 445
系统硬件 445
安装条件 445
机构设计目标 447
检测结果示意 448
样机展示 448
10.5 机器视觉应用领域 449
附录 课后习题答案 450
机器视觉概述考卷 450
机器视觉基础光学考卷 453
机器视觉专业名词考卷 455
机器视觉光源考卷 456
机器视觉镜头考卷 457
机器视觉相机考卷 459
机器视觉总线采集卡考卷 461
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《机器视觉实用教程》-第四章 光源-4.3 光源种类
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《机器视觉实用教程》-第四章 光源-4.7 LED光源的光谱
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《机器视觉实用教程》-第四章 光源-4.8 光源对成像的影响
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《机器视觉实用教程》-第四章 光源-4.10 照明技术
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《机器视觉实用教程》-第四章 光源-4.11 打光方法
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《机器视觉实用教程》-第四章 光源-4.12 光源配件的使用
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《机器视觉实用教程》-第四章 光源-4.13 电源控制器的选择
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《机器视觉实用教程》-第四章 光源-4.14 选择合理的光源
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《机器视觉实用教程》-第四章 光源-4.15 光源细节
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《机器视觉实用教程》-第四章 光源-4.16 光源课后习题
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《机器视觉实用教程》-第五章 镜头-5.1 什么是光学镜头
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《机器视觉实用教程》-第五章 镜头-5.2 镜头的分类
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《机器视觉实用教程》-第五章 镜头-5.3 镜头的机械参数
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《机器视觉实用教程》-第五章 镜头-5.4 光学参数
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《机器视觉实用教程》-第五章 镜头-5.5 光学基础-透镜成像
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《机器视觉实用教程》-第五章 镜头-5.6 像差
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《机器视觉实用教程》-第五章 镜头-5.7 工业镜头的常见种类
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《机器视觉实用教程》-第五章 镜头-5.8 镜头选型
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《机器视觉实用教程》-第五章 镜头-5.9 镜头细节研究与验证
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《机器视觉实用教程》-第五章 镜头-5.10 镜头课后习题
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.1 相机概述
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.2 相机成像流程
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.3 CCD的工作原理
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.4 CMOS的工作原理
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.5 CCD与CMOS的区别
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.6 黑白相机成像原理
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.7 彩色相机成像原理-3CCD
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.8 彩色相机成像原理-拜尔模式
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.9 工业相机的分类
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.10 各种相机接口比较
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.11 工业相机与民用相机的比较
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.12 工业相机的参数
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.13 工业相机的选择
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.14 工业相机细节探讨
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《机器视觉实用教程》-第六章 相机-6.15 相机课后习题
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.1 总线
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.2 总线按功能和规范分类
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.3机器视觉涉及的总线接口（外总线）
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.4 PCI
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.5 PCI-E
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.6 PXI/PXI-E
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.7 USB
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.8 1394火线
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.9 GigE千兆以太网/10GigE万兆以太网
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.10 Camera Link
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.11 ThunderBolt
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.12 CoaXPress
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.13 CAN控制器局域网络
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.14 RS232串口
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.15 Parallel并口
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.16 IIC（I2C）
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.17 图像采集卡
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.18 图像采集卡分类
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.19 常见的图像采集卡
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.20 运动控制卡
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.21 I/O卡
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《机器视觉实用教程》-第七章 总线与采集卡-7.22 总线与采集卡课后习题
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.1 NI MAX基本使用
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.2 NI Vision Assistant视觉助手基本使用
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.3 NI视觉助手图像处理函数
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.4 NI视觉助手彩色处理函数
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.5 NI视觉助手灰度处理函数
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.6 NI视觉助手二值处理函数
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.7 NI视觉助手机器视觉处理函数
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.8 NI视觉助手识别处理函数
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.9 NI视觉助手常用工具说明
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.10 Vison Builder for AI(VBAI)基本使用方法
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.11 VBAI获取图像
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.12 VBAI增强图像
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.13 VBAI寻找特征
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.14 VBAI测量特征
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.15 VBAI识别零件
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.16 大恒相机自带DEMO使用（HV/SV等旧系列）
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.17 映美精相机IC Capture使用
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.18 SENTECH相机DEMO使用
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.19 AVT相机安装驱动、更换驱动、使用不同软件采集图像
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.20 图像处理细节探讨
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.21 常用软件使用与图像处理课后习题
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《机器视觉实用教程》-第八章 常用软件使用与图像处理-8.22 大恒相机MER系列演示程序程序使用（2020年补充）
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《机器视觉实用教程》-第九章 机器视觉配件-9.1 滤光片Filter
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《机器视觉实用教程》-第九章 机器视觉配件-9.2 偏振片光的偏振
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《机器视觉实用教程》-第九章 机器视觉配件-9.3 棱镜与分光片
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《机器视觉实用教程》-第九章 机器视觉配件-9.4 光学模组
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《机器视觉实用教程》-第九章 机器视觉配件-9.5 漫射板
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《机器视觉实用教程》-第九章 机器视觉配件-9.6 延长线
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《机器视觉实用教程》-第九章 机器视觉配件-9.7 延长管
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《机器视觉实用教程》-第九章 机器视觉配件-9.8 实验架与实验平台
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《机器视觉实用教程》-第九章 机器视觉配件-9.9 标定板
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《机器视觉实用教程》-第九章 机器视觉配件-9.10 近摄镜与扩倍镜
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《机器视觉实用教程》-第十章 机器视觉案例-10.1 机器视觉在药用玻璃瓶检测中的应用
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《机器视觉实用教程》-第十章 机器视觉案例-10.2 机器视觉在印刷包装行业中的应用
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《机器视觉实用教程》-第十章 机器视觉案例-10.3 机器视觉在智能交通领域中的应用
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《机器视觉实用教程》-第十章 机器视觉案例-10.4 金属轴尺寸检测
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《机器视觉实用教程》-第十章 机器视觉案例-10.5 机器视觉应用领域
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《机器视觉实用教程》-附录 课后习题答案
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