機器視覺主要研究利用計算機來模擬人的視覺功能,采用一個或多個攝像機抓拍客觀事物的實際圖像,經(jīng)過數(shù)字化等一系列處理提取需要的特征信息,然后加以理解并通過邏輯運算最終實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和科學研究中的檢測、測量和控制等功能.
機器視覺系統(tǒng)的核心在于視覺子系統(tǒng)和運動子系統(tǒng)的整合。為了使這一設計的核心環(huán)節(jié)順利進行，需要提早準備精確的物料清單，降低由于運動和視覺組件不協(xié)調所帶來的風險，減少集成時間和成本。而在機器視覺系統(tǒng)的設計時應該遵循以下幾個原則，即集成機器視覺設計、協(xié)同集成、同步集成、視覺導引運動控制及視覺伺服控制。
在一套集成機器視覺系統(tǒng)中，運動系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)可以在不同層級進行交互作業(yè)，從基本的信息交換到高級的視覺反饋。交互的層級取決于設備的要求，也就是所謂的順序、準確性和精度以及設備所需完成的任務的自然屬性。而集成商必須首先定義當前和未來的需求，并根據(jù)這些需求決定最適合項目的集成種類。
協(xié)同集成是最基本的集成方式。采用這種方式進行集成，運動系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)能夠交換基本信息，例如速度和時間。在運動系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)之間的通訊時間通常是幾十秒。例如在紙病檢測系統(tǒng)中，運動系統(tǒng)移動紙張，通常移動速率恒定，視覺系統(tǒng)發(fā)出脈沖鏈以觸發(fā)攝像頭，使用攝像頭撲捉到的圖像來監(jiān)視紙張。視覺系統(tǒng)需要明確紙張移動的快慢，以確定觸發(fā)攝像頭的速度。
在同步集成系統(tǒng)中，運動系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)通過高速I/O觸發(fā)實現(xiàn)同步。運動系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)之間的高速信號用來觸發(fā)這兩種系統(tǒng)之間的事件和通訊命令。這種I/O同步能夠有效地使不同系統(tǒng)中的軟件程序達到同步。
視覺導引運動控制系統(tǒng)中，視覺系統(tǒng)為運動系統(tǒng)提供一些引導，例如零件的位置或者零件擺放朝向上的誤差。由于這是一種更加先進的集成類型，所以在運動系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)兩者的交互作業(yè)中多出了一個層級。同時，視覺系統(tǒng)只在運動的開始才向運動系統(tǒng)提供導向。在運動過程當中或者運動過程結束之后，并不使用反饋來驗證運動是否正確。由于缺乏反饋，在像素-距離變換過程中容易產(chǎn)生運動誤差，而且運動的精度完全依賴于運動控制系統(tǒng)。在毫米級運動和低于毫米級運動的高精度應用中這種缺點尤其明顯。如果視覺系統(tǒng)能夠在運動過程中為運動系統(tǒng)提供連續(xù)不斷的反饋，那么視覺導引運動控制的缺點就能夠被克服。
在視覺伺服控制系統(tǒng)中，視覺系統(tǒng)不僅僅能夠為運動系統(tǒng)提供初始導向，還能夠在運動的過程中提供連續(xù)不斷的反饋。視覺系統(tǒng)采集、分析并處理圖像，以位置設定點的形式提供反饋信息，實現(xiàn)定位循環(huán)（動態(tài)觀察并移動）或者實際位置反饋（直接伺服）。
而視覺伺服控制系統(tǒng)降低了像素到距離變換過程中的誤差，提升了現(xiàn)有自動化系統(tǒng)的精度和準確度。有了視覺伺服控制，那些一度被視為無法解決的問題就迎刃而解了，例如那些要求實現(xiàn)微米級或者低于微米級的應用。