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머신 비전 (Machine Vision) 이란?

 

기계에 인간이 가지고 있는 시각과 판단 기능을 부여 한 것으로 사람이 인지하고 판단하는 기능을 하드웨어와 소프트웨어의 시스템이 대신 처리하는 기술이다. 머신비전은 카메라, 영상보드, 광학기기, 영상처리 소프트웨어 등을 이용하여 수행하며, 산업 분야에서의 머신 비전 기술을 이용한 적용 예시는 다음과 같다.

 

제품의 표면 마무리 검사

물리적 결함 검출

컨베이어의 물체 수 파악

섬유 제품의 검사

색상 검사

인쇄회로기판(PCD) 검사

포토마스크

반도체 제조

결함 여/부 확인

로봇 유도

크기 및 모양 확인

부품 누락 여부 검사

올바른 장착

배치

현미경으로 볼 정도로 미세한 부품의 완성도 확인

일련번호 판독 

 

머신비전은 각종 산업 분야가 "자동화"로 전환되면서 반도체 업계는 물론 알루미늄, 자동차, 휴대폰, 물류, 제약/의료, 식음료, 소비재, 목재, 섬유, 유리, 철, 주조, 화학 등의 업계 전체의 생상공정에 단순한 측정 뿐만 아니라 공정과정에서 획득한 영상의 기술적 처리, 판단 프로세서 까지 사용자의 목적에 맞게 광범위하게 사용되고 있다. 

 

세부적으로는 일반적으로 사람이 수행해야 하는 기계, 반도체, LCD 제품 등의 검사를 카메라와 컴퓨터를 통해 대신 하는 것이다. LCD 모니터에 불량 화소가 있는 것을 판별하기 위해서 예전에는 LCD를 켜놓고 사람의 눈으로 일일이 확인했어야 했다. 하루에 공장에서 생산되는 제품 수를 고려할 때 시간과 인력의 소비가 상당할 것이다.

 

하지만, 머신 비전 기술을 이용하게 된다면 LCD 사진을 카메라로 찍어서 컴퓨터로 처리하면 컴퓨터가 자동으로 불량의 유무, 위치, 종류 까지 판별해준다. 속도 향상과 인력 절감이라는 측면에서 획기적인 기술이라고 할 수 있다. 

 

즉, 머신 비전 기술은 인간의 고유한 사고 능력인 "판단"을 대신 해준다는 측면에서 유용한 분야이다. 머신 비전과 휴먼 비전은 엄연히 다른 것이다. 

 

 

 

 

* 카메라의 선택

 

해상도

해상도는 이미지의 세부 정보를 수집하는 카메라 기능을 식별하는 기준이 된다. 높은 해상도는 디테일한 이미지를 만든다. 그 방법으로는 픽셀의 해상도를 예를 들어 480x640 과 같이 두 개의 양의 정수인 픽셀 너비(Width)와 픽셀 높이(Height) 집합으로 설명하는 것이다. 널리 쓰이는 다른 규칙은 이미지 픽셀의 총 개수로 해상도를 말하는 것인데, 전형적으로 픽셀 행에 픽셀 열을 곱하여 계산되는 메가 픽셀의 수로 나타내는 것이다.

 

이미지 획득(프레임) 속도 

프레임 속도는 카메라가 연속적인 이미지 또는 연속적인 라인(라인 스캔 카메라)를 획득하는 빈도성(비율)이다. 프레임 속도는 일반적으로 초당 프레임(FPS) 또는 초당 수천개의 라인(KHz)에 각각 표시한다. 

 

회색조 VS 컬러

대부분의 머신비전 응용프로그램들은 회색조의 카메라를 사용한다. 회색조의 각 픽셀의 이미지 값은 빛의 강도에 대한 정보를 나타낸다. 컬러의 농도는 모든 이미지 픽셀의 의해 검출이 가능한 다른 강도(회색 음영 등)의 수치를 식별한다. 컬러는 일반적으로 비트 또는 회색음영의 레벨로 표현된다. 반대로 컬러 이미지는 3배나 더 역동적인 감각을 주는 컬러 카메라의 픽셀 당 24비트를 포함하고 있다. (회색조는 8비트) 2x2 픽셀 그리드를 통해 컬러 이미지로 나타나고 반환된다. 인간의 눈은 녹색에 가장 민감하므로 두 배 이상의 녹셀 픽셀이 있다. 

 

렌즈 선택

렌즈의 초점길이는 집결 렌즈의 광학 중심에서부터 이미지의 포커스 상태에서의 초점까지의 거리로 나타낼 수 있다. 단위는 일반적으로 mm를 사용한다. 또한 조리개는 렌즈 초점 길이의 직경이 유효 직경이며 f-스톱 또는 f/f로 나타낸다. 각각의 f스톱은 f스톱에 비해 1/2배 또는 2배의 빛을 허용하고 큰 조리개의 오픈은 더 적어진 f-스톱 값으로 나타난다. 렌즈의 조리개가 닫힐 수록 필드의 심도는 더 깊어진다. 

 

- 텔레센트릭 렌즈

기존 렌즈는 원뿔 모양으로 되어 있어 일반적으로 중심에 관한 광선 대역에서 배율에 관련된 오류들이 나타나게 되어 다른 거리에 있는 물체를 볼 때 이러한 오류가 생성된다. 텔레 센트릭 렌즈는 거리의 변화에 따른 일정한 배율을 제공한다. 이러한 렌즈들은 다른 깊이에서 물체의 고정밀 측정을 위해 사용된다.

 

조명의 상호작용

-반사

-산란/확산

-열의 홉수 및 변경

-전달 파장 그대로 통과

 

머신 비전의 주요 목표는 검사가 필요한 특징과 배경 사이의 대비를 최적화 하는 것이다. 이를 위해 빛의 상호작용 원리를 이해하고 적절하게 이용해야한다. 물체의 특성은 빛이 얼마나 반사되고 흡수되는지에 따라 결정될 것이다. 

 

 

 

 

출처 1 :  http://iskim3068.tistory.com/72

 

머신 비전(Machine Vision)이란

머신 비전이란? 기계에 인간이 가지고 있는 시각과 판단 기능을 부여한 것으로 사람이 인지하고 판단하는 기능을 하드웨어와 소프트웨어의 시스템이 대신 처리하는 기술이다. 머신 비전을 이용

iskim3068.tistory.com

출처 2 : 

https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=laonple&logNo=220501921696&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.co.kr%2F

 

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