选择视觉软件的10大考量因素

选择视觉软件时，首先要考量的是它能否与最适合您应用的相机配合使用。低成本的模拟相机并不难找；但是，应用需要的相机通常分辨率要高于VGA、帧速率高于30帧/秒，并且整体图像质量要高于一般的机器视觉相机。

NI的硬件和软件可与数以千计的相机兼容，从低成本的USB3视觉相机到高速线扫描相机和热感相机。

无论什么应用，选择合适的相机始终是至关重要的一步；然而，相机的可扩展性是另一个需要考量的重要方面。由于相机技术快速发展，您可能希望某一天可以升级相机以提高图像质量或增加其他测量功能。NI Vision Acquisition Software是一款可与各种NI帧接收器配合使用的驱动软件，并且可以通过一个易于使用的接口与数以千计的相机相连。因此您可以在不改变软件的情况下，将相机更换为Camera Link相机，或者在100多款GigE Vision相机、IEEE 1394相机和USB3 Vision相机间任意切换。

NI驱动软件不仅可与数以千计的相机配合使用，而且可以在所有的NI硬件平台上工作，包括PC、PXI/CompactPCI、和CompactRIO控制器等。这意味着，在实验室，您可以在配置了低价相机的PC上对应用程序进行原型设计，然后无需改变采集或图像处理代码，即可将其投入生产车间，部署到坚固耐用的NI视觉系统上。

采集图像之后，下一步就是处理图像。现如今，算法的选择多种多样，通过使用编程语言进行实验和勘误来寻找正确的工具既繁复又低效。因此，您需要视觉软件工具来帮助您更大限度地利用算法。

对于许多应用来说，您并不需要掌握编程语言，即可构建一个完整的机器视觉系统。虽然可配置软件（例如NI Vision Builder AI）的编程灵活性不如C语言、Visual Basic或NI LabVIEW，但却提供了一个易于使用的交互式环境，可配置机器视觉应用程序，并对其进行基准测试和部署。Vision Builder AI涵盖近50款常用的机器视觉工具，如模式匹配、OCR、DataMatrix阅读器、色彩匹配等工具。它也可以从所有NI支持的相机中采集图像，并使用常见的工业协议，通过以太网、串行总线、或数字I/O来向其他设备传输检测结果。 您也可基于LabVIEW和TestStand控制Vision Builder AI的检测。 


虽然编写视觉应用程序比利用Vision Builder AI配置应用程序更为复杂，但使用NI Vision Assistant却可以在LabVIEW、C语言和Visual Basic环境中轻松、简便地开发应用程序。Vision Assistant包含在NI Vision Development模块中，是一个原型验证环境，在此您可以使用不同的视觉函数进行交互式试验，寻找适合您应用的函数以及了解每个函数运行所需的时间。

一旦确定了解决应用难题的理想方案，只需单击按钮，Vision Assistant就能生成可立即运行的代码，无需编写任何代码即可完成大部分视觉应用程序的开发。您可以运行由Vision Assistant独立生成的代码或者将其添置到更大的工业控制、数据采集、或运动控制系统中。

无论您是一位视觉新手还是一位专业的视觉产品集成商，Vision Assistant都可以帮助您在更短的时间内开发高效、可靠的视觉应用程序。

选择视觉软件时必须确定软件工具能否以亚像素级的精度来正确、精确地测量重要的局部或目标特征。如果软件不精准、不可靠，那么无论您的计算机速度多快，相机的像素多高，都没有意义。请记住，相比使快速运行的代码更精确，使精确的代码更快地运行要容易得多。

Vision Development模块和Vision Builder AI附带了上百种精确、可靠的视觉函数。下文列出了5个最为常见的机器视觉应用领域，并附带了最为常见的算法。

图像增强 - 使用滤波工具来增强边缘，去除噪声，或者提取频率信息。使用图像校准工具来去除由透镜失真和相机放置所引起的非线性和透视误差。您也可以使用图像校准工具来将实际单位应用至您的测量，这样工具返回值就能以微米、毫米或英里为单位，而不是以像素为单位。







存在性检查 - 这是最简单的视觉检测类型。您可以使用任何颜色、模式匹配、或直方图工具来检查局部或特征的存在性。存在性检查通常的结果是有/无，或者通过/失败。









特征定位 - 特征定位在对象对齐或者确定精确的对象位置时是十分重要的，这是所有后续检测的一个标准。边缘检测、灰度级模式匹配、形状匹配、几何特征匹配，以及色彩模式匹配都是可用于定位特征的工具。这些工具能以十分之一像素的精度返回目标位置(X,Y)和旋转角度信息。几何特征匹配不受对象重叠或者对象缩放的影响。







特征测量 - 测量是使用视觉系统最为常见的一个原因。测量距离、直径、总数、角度和面积时通常会使用边缘检测、微粒分析以及几何函数工具。无论是在显微镜下计算细胞的总数还是测量两个刹车钳边缘间的角度，这些工具通常返回的是一个数值，而不是一个位置或者通过/失败值。







局部验证 - 局部验证对于确保局部合规性、局部的跟踪和检测来说十分重要。直接的验证方法包括读取条形码或者诸如DataMatrix和PDF 417之类的数据代码，也可以使用可训练的OCR或者对象分类等更新颖的方法。局部验证通常可得到文本或者字符串，而不是得到一个测量值或一个通过/失败的结果。





所有的Vision Development模块和Vision Builder AI函数都使用十分之一像素和十分之一度的亚像素级精度来对位置、距离和测量进行插值。

如需了解NI视觉算法的功能、运作方式以及如何有效利用，请参阅NI视觉概念手册。

机器视觉技术处理能力的发展一直势如破竹。处理器的性能以每两年翻一番的速度不断提升，并且并行处理技术（如FPGA）也持续受到关注，现在，视觉系统设计人员可以应用高度复杂的算法，实现数据可视化，并构建出更加智能的系统。

处理器性能的提升意味着设计人员可以获得更高的数据吞吐量，从而实现更快的图像采集，使用更高分辨率的传感器，并充分利用市场上能提供最高动态范围的一些最新相机产品。性能的提升不仅有助于设计人员更快地采集图像，也能助他们更快地处理图像。阈值处理和滤波等预处理算法或模型匹配等处理算法可以提高执行速度。最终使设计人员能够比以前更快地基于视觉数据做出决策。

不幸的是，实现基于FPGA的视觉系统面临的最大挑战之一是克服FPGA的编程复杂性。视觉算法开发本质上是一个迭代过程。设计人员事先就知道，完成任何一项任务都必须尝试多种方法。在大多数情况下，他们需要确定的不是哪种方法可行，而是哪种方法更好，而“更好方法”的判定则因应用的不同而不同。为了实现生产力更大化，不论使用哪种处理平台，都需要立即获得关于算法的反馈和基准测试信息。当使用迭代探索性方法时，实时查看算法结果可以节省大量时间。然而，传统的FPGA开发方法可能会减缓创新速度，因为每次算法设计更改间隙都需要花费一定的编译时间。解决这一难题的一种方法是使用一个算法开发工具，帮助您在同一个环境进行CPU和FPGA的开发工作，而不会在FPGA编译时陷入困境。通过将NI Vision Assistant和Vision Development模块配合使用，设计人员可以开发部署到CPU或FPGA上的算法。Vision Assistant还可以在编译算法并在终端硬件上运行之前对算法进行测试，并轻松访问吞吐量和资源使用信息。

如果您曾经开发过视觉应用程序，就会知道视觉应用程序往往只是规模更大的控制系统的一小部分。在工业自动化领域，视觉应用程序可能需要：

• 控制执行器来对产品进行分类
• 将检测结果传输至机器人控制器、可编程逻辑控制器(PLC)或嵌入式系统
• 将图像和数据保存到网络服务器
• 将检测参数和结果传输至本地或远程用户界面

通常，在科学成像应用领域，必须将视觉应用程序与运动控制平台、数据采集系统、显微镜、专用光学设备和高级触发设备相集成。

NI是领先的工业控制、数据采集和运动控制产品供应商，它设计的视觉产品可与这些和其他常见组件配合使用。无论是通过DeviceNet与PLC进行通信，还是通过串行总线与显微镜进行通信，NI视觉产品都可以实现。

视觉软件包种类繁多。许多软件包为了迎合OEM客户的不同需求，将开发库拆分，零售算法。虽然单个算法套件看起来费用较低，但视觉开发包的总费用往往会非常高。再加上每一个组件还要购买许可证，应用程序的部署就变得十分复杂且昂贵。

Vision Development模块附带各种算法，可用来解决相当棘手的各类视觉挑战，无需研究、购买和维护多个软件套件。而且，部署应用程序也很便宜，仅仅需要一个视觉部署许可证，就可以部署可执行文件，使用任意数量的视觉算法。

NI生产图像处理和机器视觉硬件和软件。由于NI不生产照明、相机和光学设备，公司与生产这些产品的专业厂商达成了紧密合作关系。

过去的十年来，NI视觉产品已经帮助解决了数以千计的各类应用挑战，从汽车组件检测到癌症研究支持。尽管NI视觉工具是为最终用户所设计，但大型应用也可能需要专业级的视觉支持。 为了支持您进行应用程序开发，NI与1,000余家NI合作伙伴携手合作，帮助您挑选正确的组件，为您构建完整的一站式解决方案。

虽然NI视觉软件易于使用，但能在需要时及时提供帮助也是十分重要的。当您需要专家支持时，可以通过电话或电子邮件与我们的数百个资深应用工程师联系沟通。

您可以随时访问屡获殊荣的NI技术支持网站，也可以将您的问题提交至大型的NI视觉论坛用户社区，我们全天候提供支持。或许，您会遇到某位在线会员，曾经解决过您的问题或应用挑战。

投资机器视觉软件时，除了要确保它当下能够发挥效用，也要确保它未来能够派上用场。现在有许多小型的专业机器视觉公司，他们的工具可能适用于当前的应用，但若5年后需要升级检测平台，这家公司及其软件是否仍然存在，是否有优化改进，还是个问题。

• 亲自试用Vision Development模块或Vision Builder for Automated Inspection。
• 是否需要相机、帧接收器、照明设备或计算机硬件进行图像处理？立即访问NI视觉硬件，为您的检测系统选择合适的视觉硬件。