人類通過眼、鼻、耳、舌、身接受來自外界的信息，進(jìn)而感知世界，其中大約有75%的信息是通過視覺系統(tǒng)獲取的。正如諺語所云：百聞不如一見。當(dāng)我們的視覺從周圍事物環(huán)境中獲取了一定的信息之后，會將其送入大腦中，再由大腦根據(jù)知識與經(jīng)驗(yàn)對信息進(jìn)行推理與加工，終對周圍事物環(huán)境做出識別和理解并加以判斷。機(jī)器視覺也可以稱為工業(yè)視覺，作為人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支，其技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識別等諸多交叉學(xué)科。簡單說來，機(jī)器視覺就是用計(jì)算機(jī)和相機(jī)等器件模擬人的視覺功能，將被拍攝目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給圖像處理系統(tǒng)，得到被拍攝目標(biāo)的形態(tài)信息，然后根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，將其轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號；圖像處理系統(tǒng)對這些數(shù)字信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)行處理并加以理解。機(jī)器視覺主要應(yīng)用于產(chǎn)品檢測如瑕疵檢測、識別定位、精密測量、醫(yī)學(xué)檢測，以及人們無法工作的危險(xiǎn)區(qū)域的機(jī)器人視覺引導(dǎo)等。

機(jī)器視覺技術(shù)的研究是從20世紀(jì)60年代中期美國學(xué)者L.R.羅伯茲關(guān)于理解多面體組成的積木世界研究開始的。當(dāng)時(shí)運(yùn)用的預(yù)處理、邊緣檢測、輪廓線構(gòu)成、對象建模、匹配等技術(shù)，后來一直在機(jī)器視覺中得到深入研究和廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，機(jī)器視覺形成幾個(gè)重要研究分支：目標(biāo)制導(dǎo)的圖像處理；圖像處理和分析的并行算法；從二維圖像提取三維信息；序列圖像分析和運(yùn)動參量求值；視覺知識的表示；視覺系統(tǒng)的知識庫等。到了20世紀(jì)90年代，機(jī)器視覺技術(shù)在我國開始受到廣大科研工作者的關(guān)注，隨著我國逐步成為全球制造業(yè)的加工中心，高要求的零部件加工及其相應(yīng)的先進(jìn)生產(chǎn)線，使許多具有國際先進(jìn)水平的機(jī)器視覺系統(tǒng)和應(yīng)用也進(jìn)入了國內(nèi)。如今，我國正成為世界機(jī)器視覺研究與應(yīng)用活躍的地區(qū)之一，應(yīng)用范圍涵蓋了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍事、航天、氣象、天文、公安、交通、安全、科研等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)，其中電子制造、汽車、制藥和包裝機(jī)械占據(jù)了近70%的機(jī)器視覺市場份額。

當(dāng)前制造業(yè)面臨的巨大難題在于勞動力成本不斷上升，產(chǎn)能需求越來越大，產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，產(chǎn)品上市周期越來越快，從而對工廠生產(chǎn)設(shè)備的信息化與自動化程度的要求也就越來越高。作為自動化程度較高的工業(yè)機(jī)器人，它在制造業(yè)中的應(yīng)用程度也就越來越高。傳統(tǒng)的機(jī)器人工作方式是在提前編程和示教的基礎(chǔ)上完成作業(yè)；隨著機(jī)器視覺技術(shù)的引入，目標(biāo)識別和目標(biāo)位姿求取方面的技術(shù)優(yōu)勢使得工業(yè)機(jī)器人的功能延伸性更強(qiáng)，即機(jī)器視覺的感知技術(shù)可以有效應(yīng)用于智能制造中的產(chǎn)品檢測、精密測控以及自動化生產(chǎn)線等領(lǐng)域。機(jī)器視覺技術(shù)使得工業(yè)機(jī)器人具備更強(qiáng)的感知能力：眼睛功能使其不必事先具備離線編程機(jī)制，就可擺脫預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動軌跡；通過感知能力的指引便能自動識別并處理場景信息，抓取指定物體，使得生產(chǎn)過程更加智能化和柔性化。隨著制造業(yè)機(jī)器換人的演變，作為設(shè)備智能化過程必不可少的機(jī)器視覺也會隨之迅速發(fā)展�？梢灶A(yù)見的是，隨著機(jī)器視覺技術(shù)自身的成熟和發(fā)展，它將在現(xiàn)代和未來的制造企業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

本書圍繞機(jī)器視覺技術(shù)在智能制造中的典型應(yīng)用來組織內(nèi)容，使讀者了解和熟悉機(jī)器視覺的基本原理、組成，以及圖像處理的常用算法；結(jié)合制造業(yè)中的一些典型案例分析，從需求分析、光路的設(shè)計(jì)與硬件選型、軟件開發(fā)到系統(tǒng)集成與調(diào)試的開發(fā)全流程來介紹機(jī)器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用。

本書由兩位編著者合作完成，本書內(nèi)容包括編著者及其所在課題組近些年的大部分研究成果，同時(shí)也涵蓋編著者指導(dǎo)過的各位博士、碩士研究生的研究成果。本書在編寫過程中得到了劉默耘、關(guān)皓天、郝靖、何磊、楊挺、梅文寶等的大力協(xié)作，湯小華、胡凱、鐘明等提出了很多好的建議并給予大力支持，在此深表感謝！編著者在編寫過程也參考了相關(guān)專業(yè)的文獻(xiàn)資料，由于篇幅的原因未能一一列出，在此對這些文獻(xiàn)的作者們深表歉意并表示衷心感謝！鑒于編者水平所限，書中不足之處在所難免，懇請讀者和專家批評指正！