การเลือกใช้งานกล้องสำหรับ Machine Vision ภาค 1

กล้องที่ใช้ในระบบ Machine Vision โดยทั่วไปจะมีอยู่ 2 รูปแบบ คือ  Area Scan camera และ Line Scan Camera โดยมีรูปแบบการใช้ประโยชน์ที่แตกต่างกันกล่าวคือ กล้องแบบ Area scan จะนิยมใช้กับงานทั่ว ๆ ไปที่ทำการจับภาพทีละภาพ ส่วนกล้องแบบ Line scan จะนิยมใช้กับงานที่ต้องการความเร็วสูงและมีขนาดของชิ้นงานที่ใหญ่กว่ามาก โดยมากจะใช้กับงานที่เป็นลักษณะ on the fly ทั้งนี้จะขอกล่าวถึงกล้องแบบ Area scan

สิ่งแรกที่ต้องคำนึงถึงในการเลือกใช้งานกล้อง Area scan สำหรับ Machine Vision คือความเร็วชัตเตอร์ (frame rate) ซึ่งจะต้องมีค่ามากกว่าจำนวนชิ้นงานที่ต้องการตรวจสอบ

ถัดมาคือความละเอียดของกล้องที่ต้องการซึ่งสามารถเลือกได้โดย

โดยที่ Field of view คือ ขนาดของวัตถุที่ต้องการจะตรวจจับ (เลือกขนาดด้านยาว) และ resolution คือ ขนาดของวัตถุที่เล็กที่สุดที่ต้องการมองเห็น

เมื่อได้กล้องมาแล้วสิ่งสำคัญอีกสิ่งหนึ่งที่จะต้องเลือกคือเลนส์ ซึ่งเลนส์ที่มีขายอยู่ในท้องตลาดมีมากมายหลากหลายชนิดซึ่งอาจแบ่งออกได้คร่าว ๆ เป็น เลนส์พื้นฐาน เลนส์มาโคร เลนส์ซูม และเลนส์แบบเทเลเซนทริก สำหรับเลสน์พื้นฐานนั้นจะใช้กับงานที่ไม่เฉพาะเจาะจงมากนัก ขนาดของชิ้นงานไม่เล็กมากซึ่งเราสามารถคำนวนความยาวโฟกัสของเลนส์ที่จะเลือกใช้งานได้จากสมการแสงที่เรียนกันมาสมัยมัธยมต้นคือ  

โดยที่ WD คือ ระยะทำงานหรือระยะตั้งแต่หน้าเลนส์จนถึงวัตถุของเรา และ Sensor size ให้ใช้ขนาดด้านยาวเช่นเดียวกับ FOV ทั้งนี้เราจำเป็นจะต้องรู้ขนาดตัวรับภาพของกล้องต่าง ๆ ซึ่งจะบอกไว้ใน spec ของกล้องนั้น ๆ โดยส่วนมากจะบอกขนาดของเส้นทแยงมุมมีหน่วยเป็นนิ้ว ซึ่งสามารถเทียบขนาดได้ตามรูป   

         
 สำหรับเลนส์มาโครจะเป็นเลนส์ที่เหมาะกับงานตรวจสอบวัตถุขนาดเล็กมาก ๆ ซึ่งต้องการกำลังขยายที่สูงซึ่งหากใช้เลนส์พื้นฐานภาพที่ได้จะมีความผิดเพี้ยนค่อนข้างมากโดยเลนส์มาโครจะเลือกใช้งานตามกำลังขยายที่เราต้องการ และเลนส์แบบเทเลเซนทริก เป็นเลนส์ที่ให้ภาพที่ไม่มีความบิดเบี้ยวน้อยที่สุด

          สาเหตุที่ภาพบิดเบี้ยวไปเนื่องจากเลนส์ที่เราใช้งานมีความโค้งดังนั้นจากทฤษฎีของแสงที่เราเรียนกันตอนมัธยมต้นจะอธิบายได้ว่าแสงที่ผ่านมายังเลนส์ซึ่งไม่ใช่แสงขนานจะเกิดการหักเหที่ผิดเพี้ยนไป  

การเขียนโปรแกรม Image Processing ด้วย x64 VC#2010 และ OpenCV

โปรแกรมที่ต้องมี

1.       Visual C# 2010  x64

2.       EMGU CV for x64 version 2.4.9.1847 หรือ version ใหม่กว่า ใครยังไม่มีคลิกที่นี่ download

3.       DotNet 3.0 ขึ้นไป

4.       สำหรับการแก้ปัญหา Dependency ให้ใช้ MSVCRT 9.0 SP1 x64 ในการแก้ปัญหานี้

เริ่มต้นใช้งาน

1.       Install VC# 2010

2.       Install EMGU CV

3.       ตั้งค่า System path:
- ไปที่ Computer คลิกขวา >> Properties >> Advance System Settings >> Environment Variables
- ที่กรอบ System variable เลื่อนไปหาบรรทัด PATH >> Edit เลื่อน cursor ไปท้ายสุดและเพิ่ม folder bin จากPath ที่ลง EMGUไว้ (โดยปกติถ้าไม่เปลี่ยนขณะที่ Install จะเป็น C:/EMGU/bin หรือ C:\Emgu\emgucv-windows-universal-gpu 2.4.9.1847\bin)

  

4.       สร้าง Project VC# ขึ้นมา

5.       เพิ่ม Reference ให้กับ Project

คลิกขวาที่ Reference Add Reference

เลือก Tab Browse หา folder bin ที่ลง EMGU ไว้ (เช่น C:\EMGU\bin\x64 หรือ C:\Emgu\emgucv-windows-universal-gpu 2.4.9.1847\bin\x64)  à เลือก

-          Emgu.CV.dll

-          Emgu.CV.GPU.dll

-          Emgu.CV.ML.dll

-          Emgu.CV.UI.dll

-          Emgu.Util.dll

-          อื่น ๆ ตามแต่ต้องการใช้งาน

-          คลิก OK

6.       เรียกใช้งาน dll ที่ add เข้าไป โดยคำสั่ง using ที่ header ของ project  

-         using Emgu.CV;

-         using Emgu.CV.CvEnum;

-         using Emgu.CV.Structure;

1.  using System;  

2.  using System.Collections.Generic;  

3.  using System.ComponentModel;  

4.  using System.Data;  

5.  using System.Drawing;  

6.  using System.Linq;  

7.  using System.Text;  

8.  using System.Windows.Forms;  

9.    

10. using Emgu.CV;  

11. using Emgu.CV.CvEnum;  

12. using Emgu.CV.Structure;  

13.   

7.       Copy ไลบรารี่ ไฟล์เหล่านี้จาก folder (C:\EMGU\bin\x64 หรือ C:\Emgu\emgucv-windows-universal-gpu 2.4.9.1847\bin\x64) ไปยัง execute folder ของ Visual C# Project ของเรา

-          opencv_calib3d249.dll,

-          opencv_contrib249.dll, 

-          opencv_core249.dll, 

-          opencv_features2d249.dll, 

-          opencv_ffmpeg249.dll,

-          opencv_flann249.dll, 

-          opencv_gpu249.dll, 

-          opencv_highgui249.dll, 

-          opencv_imgproc249.dll, 

-          opencv_legacy249.dll, 

-          opencv_ml249.dll,

-          opencv_objdetect249.dll, 

-          opencv_video249.dll และ

-         cvextern.dll 

8.       Copy GPU Package จาก folder (C:\EMGU\bin\x64 หรือ C:\Emgu\emgucv-windows-universal-gpu 2.4.9.1847\bin\x64) ไปที่ execute folder ของ Visual C# Project ของเรา

-          cudart64_50_35.dll และ 

-          npp64_50_35.dll

9.       เพิ่มค่ำสั่งเพื่อทดสอบการตั้งค่า โดยสั่งให้เปิดภาพขึ้นมาบน picturebox
14.   private void button1_Click(object sender, EventArgs e)  
15.   {  

16.       Image<Bgr, Byte> img = new Image<Bgr, Byte>("ภาพที่ต้องการเปิด");  

17.       pictureBox1.Image = img.ToBitmap(pictureBox1.Width, pictureBox1.Height);

18.     }  

รายละเอียดเพิ่มเติม http://www.emgu.com/wiki/index.php/Download_And_Installation