电子工程世界|衍生感官让我们的生活多姿多彩翻译自——EEtimes

翻译自——EEtimes

文章图片
电子设备的新发展正在不断改变我们的世界，但它们能改变我们的感知方式吗?复制人类感觉器官功能的设备和传感器领域的已研究了多年，努力使其功能与我们的眼睛、耳朵、鼻子、味蕾和皮肤与世界互动的方式一样。除了这五种感官之外，我们还在努力丰富与电子产品的交互方式，提供可穿戴式交互和手势控制的衍生感官。下面是模拟自然感官方面的一些最新进展，并展望未来我们如何不仅引导普通的感官，而且还可带来全新的体验。
【电子工程世界|衍生感官让我们的生活多姿多彩】视觉系统是传感器技术的第一个发展，今天已被广泛使用。虽然机器视觉使用数字输入和输出来操作机械部件，其功能与人类视觉截然不同，但它仍然可以机械地复制通常需要人类操作员完成的任务。正是这种视觉系统使一些现代汽车能够探测到周围的环境，甚至通过激活刹车来应对预期的碰撞。伴随着模式识别算法，这些视觉传感器在面部识别和其他检测和图像分析中发挥作用。
简单来说，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统主要由图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示三部分组成。主要用计算机软件来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并最终用于实际检测、测量和控制。
机器视觉系统的组成
1.图像处理单元——大脑
图像处理单元由图像处理软件完成，图像处理软件包含大量图像处理算法。在取得图像后，用这些算法对数字图像进行处理，分析计算，并输出结果。机器视觉企业之间的竞争，说到底就是算法准确性的竞争，因此每个企业都会投入很多的资源对核心软件进行开发。只有优秀的机器视觉图像处理软件才能进行快速而又准确的检查，且减少对硬件系统的依赖性。软件是机器视觉的大脑，只有在软件将采集到的图像数据化以后，机器才能进行识别和检测等功能。
2.光源
光源是机器视觉系统中重要的组件之一，一个合适的光源是机器视觉系统正常运行的必备条件。使用光源的目的是将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像。
3.镜头——视网膜
镜头的作用是光学成像。尽管照相机、分析软件和照明对于机器视觉系统都是十分重要的，可最关键的元件还是工业相机镜头。系统若想完全发挥其功能，镜头必须要能够满足要求才行。决定镜头性能的参数主要有焦距，工作距离、视尝景深、分辨率等。景深，是指镜头能够获得最佳图像时，被摄物体离此最佳焦点前后的距范围。视场，表示摄像头所能观测到的最大范围，通常以角度表示，一般说来视场越大，观测范围越大。工作距离，是指镜头到被摄物体的距离，工作距离越长，成本越高。
4.相机——眼球
机器视觉相机(“眼球”)的目的是将通过镜头投影到传感器的图像传送到能够储存、分析和（或者）显示的机器设备上。按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机。 CCD和CMOS是现在普遍采用的两种图像工艺技术，它们之间的主要差异在于传送方式的不同。
5.图像采集单元——视觉神经
图像采集单元中最重要的元件是图像采集卡，它是图像采集部分和图像处理部分的接口。一般具有以下的功能模块：图像信号的接收与A／D转换模块，负责图像信号的放大与数字化。有用于彩色或黑白图像的采集卡。彩色输入信号可分为复合信号或RGB分量信号。摄像机控制输入输出接口，主要负责协调摄像机进行同步或实现异步重臵拍照、定时拍照等。总线接口，负责通过PC机内部总线高速输出数字数据，一般是PCI接口，传输率可高达130Mbps ，完全能胜任高精度图像的实时传输。且占用较少的CPU时间。