智能相机

　智能相机(Smart Camera)并不是一台简单的相机，而是一种高度集成化的微小型机器视觉系统。它将图像的采集、处理与通信功能集成于单一相机内，从而提供了具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案。同时，由于应用了最新的DSP、FPGA及大容量存储技术，其智能化程度不断提高，可满足多种机器视觉的应用需求。

　　智能相机一般由图像采集单元、图像处理单元、图像处理软件、网络通信装置等构成，如附图所示，各部分的功能如下：
　　(1)图像采集单元
　　在智能相机中，图像采集单元相当于普通意义上的CCD/CMOS相机和图像采集卡。它将光学图像转换为模拟/数字图像，并输出至图像处理单元。
　　(2)图像处理单元
　　图像处理单元类似于图像采集/处理卡。它可对图像采集单元的图像数据进行实时的存储，并在图像处理软件的支持下进行图像处理。
　　(3)图像处理软件
　　图像处理软件主要在图像处理单元硬件环境的支持下，完成图像处理功能。如几何边缘的提取、Blob、灰度直方图、OCV/OVR、简单的定位和搜索等。在智能相机中，以上算法都封装成固定的模块，用户可直接应用而无需编程。
　　(4)网络通信装置
　　网络通信装置的智能相机的重要组成部分，主要完成控制信息、图像数据的通信任务。智能相机一般均内置以太网通信装置，并支持多种标准网络和总线协议，从而使多台智能相机构成更大的机器视觉系统。

　　智能相机与基于PC的视觉系统在功能和技术上差别主要表现在以下几个方面:
　　(1) 体积比较
　　智能相机与普通相机的体积相当，易于安装在生产线和各种设备上，便于装卸和移动;而基于PC的视觉系统一般由由光源、CCD或CMOS相机、图像采集卡、图像处理软件以及PC机构成，其结构复杂、体积相对庞大。
　　(2) 硬件比较
　　从硬件角度比较，智能相机集成了图像采集单元、图像处理单元、图像处理软件、网络通信装置等，经过专业人员进行可靠性设计，其效率及稳定性都较高。同时，由于其硬件电路均已固定，缺少了设计的灵活性;基于PC的视觉系统主要由相机、采集/处理卡及PC机组成。由于用户可根据需要选择不同类型的产品，因此，其设计灵活性较大。同时，当产品来自于不同的生产厂家时，这种设计的灵活性可能会带来部件之间不兼容性或可靠性下降等问题。
　　(3) 软件比较
　　从某程度上来说，智能相机是一种比较通用的机器视觉产品，它主要解决的是工业领域的常规检测和识别应用，其软件功能具有一定的通用性。由于智能相机已固化了成熟的机器视觉算法，用户无需编程，就可实现有/无判断、表面/缺陷检查、尺寸测量、边缘提取、Blob、灰度直方图、OCR/OCV、条码阅读等功能。基于PC的视觉系统的软件一般完全或部分由用户直接开发，用户可针对特定应用开发适合自己的专用算法。另一方面，由于用户的软件研发水平及硬件支持的不同，导致由不同用户开发的同一种应用系统的差异较大。
　　智能相机的与基于PC的视觉系统的基本特性比较如附表所示:

表1

　　由于智能相机具有体积小、多功能、方便易用等特点，在多种领域具有广阔的应用前景，这也正是越来越多的相机和板卡制造商都在开发Smart Camera系统的主要原因。在可以预见的将来，Smart Camera将呈现以下的发展趋势:
　　(1) 接口的标准化
　　由于在工业控制领域存在着大量通信需求，因此，智能相机的接口将支持越来越多的通用协议，包括SMTP、FTP、DHCP、DNS、TCP/IP客户服务器、Telnet等。
　　(2) 系统模块化
　　将光源，电源，控制模块甚至一些传感器集成到整个系统的软硬件中，这样使应用起来更加方便，系统的稳定性也更高。
　　(3) 专业化
　　开发商们倾向于开发出适用于某些行业、某些特定应用的智能相机。由于这些行业的企业较多比，市场容量也比较大。另外某些工序的检测内容比较固定，可以通过较少的硬件和软件算法来构成系统，这样既可以达到很高的效率又可以使成本降低。
　　(4) 大面阵和高速化
　　在许多工业检测应用中，要求相机具有较高的分辨率和帧速，以满足对微小尺寸物体及运动目标的检测要求。因此，大面阵和高速化也将成为智能相机的发展发向之一。半导体技术及CCD技术的飞速发展，为实现智能相机的大面阵和高速化提供了技术基础。