（一）机器视觉的概念
机器视觉是一种通过光学设备和非接触式传感器自动接收并处理真实物体的图像的设备，以获得所需信息或控制机器人的运动。本质上是图像分析技术在工厂自动化中的应用，用机器代替人眼进行测量和判断，通过使用光学系统、工业数码相机和图像处理工具，模拟人类视觉功能并做出决策，指挥特定装置实现决策，在工况检测、成品检验、质量控制等现代自动化生产领域逐渐取代人工视觉。
（二）使用机器视觉代替人工视觉的原因
生产效率方面：长时间工作后操作者易疲劳，人工视觉质量低、准确性差，机器视觉可提高生产效率和自动化程度。
成本控制方面：培训合格操作员需耗费大量人力物力，后续还需长时间提升实践水平；而机器视觉系统只要设计、调试和运行得当，可长时间不间断工作并确保生产效果。
安全方面：在焊接、制造等特殊工业环境中，人工视觉可能威胁操作人员人身安全，机器视觉可有效避免这些风险。
（三）机器视觉涵盖的领域
电气工程：用于机器视觉系统中的硬件和软件设计。
工程数学：作为图像处理技术的基础。
物理：是照明系统设计的基础。
机械工程：涉及机器视觉系统的应用。
二、机器视觉系统的组成部分
（一）照明（光源）
照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，光源系统设计与输入数据（图像质量和应用效果）直接相关。工程师要先确定有效照明条件，根据用户需求和产品特性选照明设备，以突出目标信息特征。光源分为可见光源和不可见光源（如近红外光、紫外光、X射线等），LED光源广泛用于教学，具有高效、长寿命、防潮、抗震、节能环保的特点，不可见光源用于满足特定需求，如管道焊接检测。
（二）镜头
镜头是机器视觉系统中的重要组件，作用是光学成像。主要参数有焦距、景深、分辨率、工作距离和视场。景深指镜头获取图像时被摄物体与焦点前后的距离范围，视场表示摄像机可观察到的范围（通常以角度表示），设计系统时要选择符合用户需求参数的镜头。
（三）工业相机
在机器视觉系统中必不可少，像人的眼睛用于捕获图像。根据感光器不同可分为CCD相机和CMOS相机。CCD照相机成本高，但成像质量、成像透明度和色彩丰富度比CMOS照相机好；线阵式CCD相机采用“线”的形式，图像信息按行为单位处理，分辨率高、速度快，用于工业、医疗、科研等领域机器视觉系统；面阵式相机可一次获取整个图像信息，价格相对便宜。
（四）图像采集单元
图像采集单元中的重要元素是图像采集卡，它是图像采集单元和图像处理单元之间的接口。
（五）图像处理单元
包含大量图像处理算法，采集图像后用这些算法处理数字图像，进行分析和计算后输出结果。
（六）执行器和人机界面
完成图像采集和处理工作后，输出图像处理结果，进行匹配操作（如剔除不良品、报警等），并通过人机界面显示生产信息。
三、机器视觉系统的原理
通过光学系统将被摄物体转换为图像信号，传输至图像采集卡，根据像素分布、亮度、颜色等信息转换为数字信号，图像处理单元计算这些数字信号获得拍摄目标的特征值，根据判别结果指导设备执行相应动作。
四、机器视觉相关试题及答案示例
（一）选择题
下列哪项不属于机器视觉应用的分类（D）
A.视觉引导与定位
B.产品外观检测
C.精准测量测距
D.自然语言处理
下列哪项不是机器视觉的优点（D）
A.不会疲劳，持久工作
B.不受主观影响
C.不受情绪影响
D.对温度湿度空气质量有要求
人工视觉的特点是（ABCD）
A.适应性差
B.精度低
C.效率低
D.成本高
机器视觉产业结构不包括（B）
A.提供数据采集服务
B.自动驾驶
C.计算算力服务
D.算法及应用服务
知识图谱技术不适合应用在（无准确答案，文档未明确体现不适合的情况）
A.专家系统
B.故障排查
C.交通管理
D.根因分析
（二）填空题
计算机视觉是计算机科学的分支，是指用（摄像机）和电脑代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量。
（三）判断题
机器视觉在交通、安防、医疗、体育赛事等多个领域都有应用（对）
机器视觉是计算机视觉在工业场景中的应用，目的是替代传统的人工（对）
在人工智能各行业的应用程度中，工业领域的应用价值最高（无明确判断依据，文档未确切表明）
视觉检测系统的特点之一是适合在安全风险高、人机工程恶劣和环境差区域工作（对）
传统安全巡检主要依靠人工，在巡检确定性、效率、及时性等方面都存在一定优势（错）
