机器视觉技术在过去的几年里虽然有了很大的进步，然而回顾过去的35年就会发现，如今的机器视觉在功能上与过去有着很大的差别。早期的机器视觉系统要求使用小型计算机，在功能上受到很大的限制。物体识别系统公司（Object Recognition Systems）是最早认识到微处理器潜力的公司之一。早期的微处理器并没有很强的计算能力，所以基本模式识别算法并不是一种很好的算法。好的方面是它已经是一种灰度处理算法了，但作为一种灰度处理算法，却不能区分好的与不好的灰度变化。因此，除非一个专职工程师几乎不间断地控制这些设置，否则会有过多的错误拒绝数目。

    那个时期其他的机器视觉系统也并不是很好。然而，确实出现了一些能够处理更精密的图像处理程序的专用硬件体系结构。但是，它们通常与小集算法一起工作才会最好，而对于某种特定的应用却不一定是最好的算法。这种早期技术在最先进的应用工程学的应用中有了显著的进步，围绕着一种应用的分级处理灯光、照相机、目标的物理排列，特别是照明设计本身以及接口连接、照明和照相机的连接。优化这种分级处理对减少计算需求较大的图像处理算法至关重要。幸运的是，今天基于计算技术的机器视觉在这些年有了实质性的发展。我们因而在这方面比以前有了更多的成功应用，并能提供一系列的可配置的机器视觉产品。视觉传感器现在已得到了广泛应用，它的性能与十或十五年前出现的机器视觉工具包相比更具优势。一些更加智能化的照相机结合了FPGA系统、 DSP系统和微处理器，会有足够的智能去迎合需要进行大量计算的应用要求。具有不同连通能力的数字照相机能够轻而易举地将个人电脑变成机器视觉系统。在可能需要增强个人电脑处理能力的场合，可以在个人电脑上插入更具智能的帧采集器，这样就能够完成大部分的图像处理任务。

    倘若这些产品本身的计算能力不断提高，那么，基于专有设计生产的机器视觉硬件会不断减少，越来越多的特殊用途的机器视觉系统就能够由这种或那种可配置的机器视觉排列进行处理。

    我们不妨听一听一些知名机器视觉公司的高管们对这个问题的看法：
    · 雷内· 沃尔文登 Arvoo技术主管
    · 本·道森 DALSA (ipd)战略发展主任
    · 斯蒂芬·佛朗哥斯 Leutron Vision, Inc.执行副总裁
    · 威廉·曼洛伊 Microscan市场主管
    · 鲁茨·克鲁泽 MVTec市场经理
    · 卡尔·甘纳森  SICK视觉部经理
    · 恩德·托斯 Vision Components业务发展部主管

    您对目前机器视觉正在使用的可配置视觉产品（智能相机、嵌入式视觉处理器、基于个人计算机的引擎、帧采集器等）的发展趋势是怎样预见的？

    [雷内]我想说的是，ARVOO预见到成像硬件的主要趋势，是相机和处理器的集成化。很多的供应商都可以提供“智能相机”或“集成视觉处理器，后者是CCD或CMOS装置的集成。尽管现在主要还是较低水平的应用市场，但我们相信这种紧凑解决方案有它自己的市场。除此之外，最终用户的学习也是非常重要的：对于那些不具有这些特殊装置经验的应用软件编程员来说，需要花费时间来开发基于DSP或FPGA的智能相机系统。考虑到开发时间和应用到市场的时间，使用大家都熟知的一些操作系统如：Linux、RT Linux、QNX 或 Ecos的解决方案会比较好。
    对于在操作系统运行的智能相机来说最主要的问题是，它们大多是在Pentium Mobile、Power PC等通用处理器中运行。这些处理器的散热量极大，在相机内会产生很大的热量。大家都知道，热量的产生会干扰成像装置的正常运行，导致精确度的失准并产生很多随机噪音。
    对于高端的应用，ARVOO在一个视频处理器中集成了图像获取（比如说，帧采集器）和图像处理系统。视频处理器与成像装置（比如照相机）是分开的。在这种构造中，我们可以提供不会对图像形成过程造成干扰而散热量又在容许范围内（大约为20W）的高处理能力。这种机架安装的解决方案非常符合现在高端市场对像具有二维三维成像功能的多相机应用的需要。吉比特以太网虚拟底板能把多个单元连接成一个系统，但允许把它们安装在一个较宽广的区域。

    [本]机器视觉将会继续获益于成本的降低和处理器、内存其他部件能力的增大。在 ipd，我们注意到机器视觉市场上有另外三种发展趋势。
    第一种为：机器视觉系统的用户接口变得日益重要并最终受到注意。通常，用户接口往往在最后才会想到,是建立在算法设计师日益增加的贡献上的。这种结果对设计者来说或许有意义，但对使用者来说则意味着长期的令人厌烦的学习。在ipd，我们从用户接口着手，根据公认的人性因素原理来建造视觉系统，使其更容易应用。
    第二个趋势是针对用户不同的工作需求，建立不同的机器视觉工具，简化用户的使用。与以前复杂并具有很强的通用性的视觉系统不同，我们针对的是同一类别的问题。这种以专业类别为主的工具程序极大地降低了对机器视觉工具使用者专业知识的要求。例如：一个传统的机器视觉系统有几十个不同的边缘检测器，你可以用它们来检测出一个零件的尺寸。如果你知道你在做什么，这种灵活性是很有益的，但大多数的使用者都不知如何着手。而我们却能够提供会理解我们需要做什么并自动选择算法的测量工具程序来进行测算。我们将视觉专家的知识放入工具包内，这样用户就能够集中精力完成任务，而不是花时间去成为一个视觉专家。
    第三个发展趋势是增强视觉系统的智能性，这样它就可以应对外界环境的各种变化。例如：用户不需自己把零件固定或安装在指定的地方，利用视觉搜索就能在视场内搜索这个零件。或者，例如：我们应用能够更好地应对亮度变化的算法就可以使零件照明变得更简单。
    结合第二个和第三个发展趋势，我们能够将视觉系统设计得更加有针对性，如标签的检测。在这些事例里，视觉系统能够理解整个工作任务，接口使用的是该任务所惯用及专有的概念和专业术语。视觉厂家必须在易于操作的特定性与市场大小和承载多个产品所造成的成本之间做出平衡。

    [斯蒂芬]与帧采集器相关的技术发展趋势，包括PCIe 和FPGA系统、 多个GigE 视觉相机、图像传输可靠性。GigE Vision (以及 USB 2.0)需要新的设计。对用全能的（用于多个项目）或专用的（易于与单个项目结合为一体）系统来完成指定任务，市场上都有需求，价格在多方面呈现出下降趋势。

    [比尔] 在过去的一些年里，一些机器视觉技术和条形码读取技术汇合成一种新的空间，我们称之为智能相机或条形码成像器。在这个新汇成的技术领域内出现了很多新的趋势，它们很有希望推动今后若干年的工业发展。首先是数字相机在消费者市场的增长。今天，我们很容易就能用手机、掌上电脑或与类似名片大小的超薄相机拍摄到高质量照片。消费者对数字相机的广泛接受的这种变化，预示着我期待看到的机器视觉商业化的趋势。
    视觉技术将会变得更加能干完善、甚至更加用户友好，并且更加便宜。这有点类似与我们在二十五年前所看到的关于小型CD播放器的介绍。当成千上万的消费者开始购买基于激光二极管技术的CD播放器的时候，激光二极管技术的发展和价格的大幅度下降导致了条形码扫描设备的可靠性的提高，制造商们将笨重、昂贵的氦氖激光管发展成更加小巧便宜的二极管激光器。在CD播放器被接受不久，大多数的条形码扫描器就应用了二极管。我们能从中得知什么呢？我期盼看到能够提供更加小巧、分辨率更高、成本更加低廉的商业视觉系统产品。在生产一线的系统工程师看到这些新的机器视觉系统价格下降的同时，我们也应该开拓机器视觉的应用领域。
    第二个发展趋势可能会显的更加重要些，这就是图像处理软件工具的极大发展。硬件技术的不断发展，推动了图像处理能力和速度的不断提高，更好的开发工具使得软件开发商能够根据不同应用的不同需求，更易更快地生产出新的图像处理工具。   
    我们在建立一套新的工业视觉系统时的物理复杂性很可能会被易于使用的由软件控制的选用所代替。由此而产生的好处，应当对生产一线工程师开拓智能相机和条形码成像器这个令人兴奋的新应用领域有所帮助。

    [鲁茨] 与基础技术有关的发展趋势可以概括为：双核–并行软件64 CPU / 64 Bit XP （易于）使用的基本需要 – 完全支持64 Bit用于更高速度、更大的处理空间及更清晰的图像。
    我们所观察的一些市场发展趋势为：
    · 精确度
    · 更多的接口和标准的开发
    · 平台独立性
    · 针对个人计算机和非标准性硬件的机器人3D标准机器视觉软件
    · 彩色显示器（如：用于手提电话等）-彩色检测所要求
    · 劳动成本的增加 – 更多的自动化，如：食品行业
    · 新的法律（欧洲）推动质量的提升，如；药房内使用了更多的标签检测
    · 对三维机器视觉的更多关注 – 智能算法和高性能的实现（大量数据的高速处理）
    · 多用途机器视觉技术在行业中占领新市场。
    · 新的机器视觉用户不愿使用自创方案而喜欢使用标准接口（如：GigE Vision, GenICam等）。这意味着部件必须是可互换的。
    · 更多标准软件
    · 更多智能相机
    · 使用特点：易于使用，易于维护
    · 总的来说：研发时间更短：IDE。

    与机器视觉软件产业相关的发展趋势：
    基本要求：
    1． 用于新市场的新方法
    2． 加速节省费用
    3． 让缺少技能的人群更加易于使用

    发展趋势立足于以下几点：
    1． 将扩大的程序库作为OEM和智能相机的基础
    2． 现有代码的持续改进，加速：
       + 新算法
       + 支持64字节
       + 支持MMX / SSE
    3．基于标准库，工业/应用开发，使得工具变得更加容易使用的特别领域。 

    MVTec的HALCON就是一个很好的例子：对与OEM来说，HALCON这样的库算得上是一个完美的产品，但对机器视觉最终用户来说， 嵌入式HALCON（在若干智能相机和其他装置上运行）则是最佳标准软件包。因而，嵌入式HALCON对于特别的平台和装置是最常用的机器视觉软件。这意味着，HALCON对OEM和系统集成商 提供为HALCON软件包）和最终用户（作为特别硬件装置上的嵌入式HALCON）来说，都是最合适的机器视觉库。

    [卡尔]  我们现在看到的一个趋势是，能够熟练使用二维相机的顾客能够很容易就升级到三维相机技术。以现在的软件程序设计技术，由二维升级至三维技术在知识上并不是一个很大的飞跃。例如：SICK的IVC-2D和IVC-3D相机在设计上都使用了相同的图形接口(IVC Studio)。监视和配置两种相机是很容易的。一旦配置好，这两种相机都能在不需要计算机的独立模式中工作。
    但是使用者通过三维技术能够获得额外的高度？信息，这是许多检测类应用的关键。例如：在二维中，斑点（blob）分析工具可以基于目标的强度来获取该目标的面积。这种几乎相同的工具在应用于三维应用时，将会获得斑点blob的体积。体积与面积是密切相关的，唯一的区别之处是体积有一个与之相关的高度尺寸。在反差较小的情况或应用中，三维技术是理想的选择，可以应用于对产品表面特征（外形）或体积有要求的检测中，如像食品或烘烤行业中牛排和鸡里脊产品，其外形必须统一。同样，在需对产品各个方面都进行检测的行业中（如：药品），三维技术可以进一步确保将正确的产品放入包装袋或发泡塑料包装袋内。随着将来三维视觉产品价格的下降和技术变得越来越用户友好，三维视觉技术在制造业中的应用会越来越普遍。

    [恩德]现在，智能相机的型号越来越多。不同型号的区别在于：分辨率、帧率、处理能力、整体全包装、接口以及价格方面。使用者可以根据不同的应用来选择适用的相机，以达到他们对价格和性能的要求。他们拥有绝对的选择权来实现这个目标并在必要的时候找出折中的办法。
    对相机的小巧性，消费者要求越来越高。对于做机器视觉工作的消费者来说，他们不会愿意在机器边上堆着一个大盒子、许多电缆和一堆小盒子。这恰恰是他们对机器性能的要求之一。智能相机的营业额每年都在以两位数的速度增长。