選擇視覺軟體的 10 個要素

NI 已成為近 10 年來的機器視覺與影像處理領導者。NI 視覺軟體可搭配 2 種組合 – NI 視覺開發模組 (Vision Development Module) 與 NI Vision Builder for Automated Inspection (AI)。視覺開發模組 (Vision Development Module) 包含數百種的視覺功能，可搭配使用 NI LabVIEW、NI LabWindows/CVI V、C/C++，或 Visual Basic，以設計功能強大的視覺檢驗、校準、識別，與量測應用。Vision Builder AI 為互動式的軟體環境，不需程式設計即可組態、設定基準點 (Benchmarking)，並佈署機器視覺應用。此 2 種軟體組合，均可搭配使用所有的 NI 視覺影像擷取軟體 (Vision frame grabber) 與 NI Compact Vision System (CVS)。下列 10 項主題，則說明於選擇視覺軟體時，所需考慮的重點。

相機選擇

若該應用極適於搭配相機，則選擇視覺軟體時的首要考慮因素，即為相機的選擇。雖然目前可輕鬆找到低價位的類比相機，但是應用往往需要超過 VGA 解析度的效能、高於 30 frames/s 的畫格速 (Frame Rate)，與高於標準類比相機的整體影像品質。



NI 硬體與軟體均相容於數千種相機，包含低價位標準類比相機至高速通道掃描相機。請至 ni.com 使用Industrial Camera Advisor，針對自己的應用找到正確相機，並搭配正確的擷取硬體。

硬體調整性

於任何應用中選擇適用的相機時，相機的可調整性亦為重要的考慮要素。由於相機技術的發展極為迅速，使用者可能某天為了提升影像品質或量測其他物體，而必須升級相機。NI NI-IMAQ 驅動程式支援所有的 NI 畫格擷取器 (Frame grabber)，並可透過1 種簡單易用的介面，介接至數千種的相機。若使用者從類比相機升級至Camera Link 相機，則並不需要更換軟體。以 適用於IEEE 1394 C 相機的 NI-IMAQ 軟體為實例來說，該軟體不需影像擷取器，即可溝通超過 100 種不同的 IEEE 1394 (FireWire) 相機並擷取影像。



NI 驅動程式不僅可支援數千種相機，亦可搭配所有的 NI 硬體平台；從 PC 與 CompactPCI/PXI 至 NI Compact Vision System (CVS)。因此，使用者透過低價位的 IEEE 1394 (FireWire) 相機，即可於實驗室的電腦中進行應用的原型製作，並將之佈署至產品線上的 CVS 系統，且不需要變更擷取或影像處理程式碼。

簡單易用的軟體

一旦擷取影像之後，下一步則必須進行處理。就目前選擇運算式來說，要在程式設計語言中，透過測試與錯誤才能找到正確的工具，實為沒有效率的方法。若先有了這個概念，則應使用視覺軟體工具來協助建立絕大多數的運算式。

NI Vision Builder AI 對許多應用來說，其實並不需使用程式設計語言以建立完整的機器視覺系統。雖然這些軟體的彈性不如於 C、Visual Basic，或 LabVIEW 中進行程式設計，但是如 NI Vision Builder AI 的可設定軟體，具有輕鬆操作、互動式的設定基準點的環境，與佈署機器視覺應用的功能。Vision Builder AI 包含最為普遍使用的 50 種機器視覺工具，如樣式 (Pattern) 比對、OCR、DataMatrix 讀取、色彩比對，與許多其他工具。Vision Builder AI 亦可透過任何 NI 支援的相機擷取影像，並使用常見的工業級協定與其他裝置溝通檢驗結果，如乙太網路、序列，或數位 I/O。

雖然撰寫視覺應用更複雜於以NI 視覺開發模組   設定視覺應用，但是 NI 更提供 NI 視覺小幫手 (Vision Assistant)，讓 LabVIEW、C，與 Visual Basic中的應用開發更為輕鬆簡單。包含於 NI 視覺開發模組 (Vision Develoment Module) 中，視覺小幫手為原型製作的環境，可讓使用者互動體驗不同的視覺函式，並了解可搭配應用的相關功能，與執行該功能的所需時間。

一旦決定應用所需的最佳解決方案，僅需輕鬆按下按鈕，而視覺小幫手即可產生現成的 LabVIEW、LabWindows/CVI、C/C++，或 Visual Basic 程式碼。甚至在鍵入完整程式碼之前，即可完成主要的視覺應用。使用者可執行由視覺小幫手產生的程式買，或將之新增至較大型的工業控制、資料擷取，或運動控制系統。

不論是視覺初學者或專業整合工程師，NI 視覺小幫手均在較短時間內，協助建立有效率的可靠視覺應用。

另請參閱：
視覺小幫手線上教學

運算式廣泛性與精確度

 

當選擇視覺軟體時，亦有另一點需要考慮的重要問題– 在降低至次像素(Subpixel) 時，軟體工具是否可以正確並精確量測物件的外型或重要部分。如果軟體無法進行精確或可靠的量測，則不管電腦有多快的速度，或相機有多少像素，均無關緊要了。請記住，讓精確的程式碼速度更快，遠遠簡單於讓快速的程式碼更精確。

NI 視覺開發模組(Vision Development Module)與Vision Builder AI 包含數百種精確又可靠的視覺功能。下列為5 種最常見的機器視覺應用領域，與最普遍使用的運算式。

強化影像– 使用濾波工具以突顯邊緣、移除雜訊，或萃取頻率資訊。使用影像校準工具，可移除由鏡頭畸變 (Lens distortion) 與相機位置所造成的非線性與透視 (Perspective) 錯誤。亦可使用影像校準工具，以套用實際單位至量測中；因此工具將以微米(Micron)、毫米 (Millimeter)，或英里 (Mile) 為單位而回傳該值，取代像素 (Pixel) 的單位。

檢查物體是否存在(Presence)– 此為視覺檢驗最簡單的形式。若要檢查零件或物件是否存在，則可使用任何色彩比對、樣式比對，或長條統計圖 (Histogram) 的工具。物件存在檢查，均只有是/否或 Pass/Fail 的結果。

形體 (Feature) 定位– 當校準 (Align) 物體或決定確切的物件位置時，形體定位為重要的功能，並為所有後續檢驗的標準作業。邊緣偵測、灰階 (Grey-scale) 樣式比對、外型 (Shape) 比對、幾何比對，與彩色樣式比對，均為可定位形體的工具。工具將回傳物件位置 (X, Y)，並降低旋光角度 (Rotation angle) 至 1/10 像素。幾何比對無法用於物件重疊 (overlapping) 或調整過的物件。

量測形體– 使用視覺系統最普遍的目的，即為進行量測。一般而言，可使用邊緣偵測、粒徑 (Particle) 分析，與幾何函式工具，以量測距離、直徑、總數 (Total count)、角度，與範圍。不論是計算顯微鏡下的細胞總數，或是2 個制動鉗 (Brake-caliper) 邊緣之間的角度，這些工具可傳回數字，而非位置或 Pass/Fail 值。

識別零件– 零件辨識為零件一致性、追蹤，與檢驗的重要作業。簡易的辨識方法包含讀取條碼或資料程式碼，如DataMatrix 與PDF 417。較新的方法則為使用可設定的 (Trainable) 光學文字辨識系統 (OCR)，或物件分類。零件辨識通常以文字或字串呈現結果，而非量測或 Pass/Fail 結果。

所有的NI 視覺開發模組(Vision Development Module) 與Vision Builder AI 功能，均利用次像素的精確度，以插入位置、距離，與量測至 1/10 像素與 1/10 度(Degree)。

若要了解更多NI 視覺運算式的功能、其作業方式，與使用的最佳方法，請參閱 NI 視覺觀念手冊。

運算式效能

若精確度與使用簡易性，為選擇視覺系統的 2 個最重要要素，則執行速度應為接下來所應考慮的因素。不論必須選擇幾百個運算式，使用者均必須決定以運算式建立應用的速度。如果檢驗工具的效率不足並花費過長時間，則將浪費更多的作業程序。

NI 視覺軟體已高度最佳化，可從任何可能的資源中進行最佳效能；亦成為世界上速度最快的視覺軟體組合。事實上，與其他視覺軟體相較，NI 視覺軟體在許多分類中均能保持較快速度，如以下所示：

 

	NI 視覺軟體速度 (ms)	其他較佳的視覺軟體速度 (ms)	NI 所提升的速度
長條統計圖	0.91	2.03	2.2X
幾何轉換	3.1	10.3	3.3X
形態(Morphology)	1.8	5.9	3.3X
OCR	3.3	5.9	1.8X
幾何比對	93.0	149.8	1.6X
物件分類	7.5	–	–

若要重複使用NI 視覺基準點(Vision benchmark)，僅需要求NI 視覺開發模組(Vision Development Module)或Vision Builder AI 體驗複本，並於影像中執行所內含的工具。

整合其他裝置

若已經完成了視覺應用，則應知道視覺往往是較大型控制系統的一部分。在工業級的自動化中，視覺應用可能必須控制致動器以排列產品；傳輸檢驗結果至機器人控制器、PLC，或可程式化自動控制器；儲存影像與資料至網路伺服器；或傳輸檢驗參數與結果至本端或遠端使用者介面。

針對科學影像應用，使用者往往必須整合視覺至移動平台 (Motion stage)、資料擷取系統、顯微鏡、特製光學儀器，與進階觸發。

由於 NI 於工業級控制、資料擷取，與運動控制領域均佔有領先地位，因此 NI 視覺產品均可搭配使用相關與其他常見元件。不論是透過 DeviceNet、顯微鏡，或序列匯流排溝通 PLC，均可用 NI 視覺產品完成該溝通作業。

若要了解更多整合視覺至資料擷取與運動的方法，可參閱整合量測至視覺與運動白皮書。

若要了解更多溝通其他工業級裝置的資訊，請參閱 ni.com 的 工業級通訊頁面。

價格

視覺軟體組合具有多種變化。許多 OEM 客戶均希望能夠切割開發程式庫，並單獨銷售該運算式。雖然個別運算式組合的價位看來較低，但是整組的視覺開發套件則可能達到極高價位。每種元件均需要再加上授權成本，讓應用佈署變得更複雜且成本更高。

NI 視覺開發模組(Vision Development Modul) 可搭配使用所需的運算式，以解決最困難的視覺應用挑戰，並可避免尋找、購買，並管理多種軟體組合。此外，透過單一的視覺佈署授權，佈署應用將可降低成本；使用者可佈署1 組執行檔於任何數量的視覺運算式。同樣的，NI Compact Vision System (CVS) 包含所有佈署應用所需的授權。因此不管使用幾組 CVS，僅需購買 1 組的 NI 視覺開發模組 (Vision Development Module)，或Vision Builder AI 複本。

合作夥伴與整合商

NI 提供影像處理與機器視覺的硬體和軟體。由於NI 並不提供照明光源(Lighting)、相機，與光學相關產品，而是由其他相關產業的公司所生產。因此若需要製造商或其他元件供應商的相關資訊，請參閱 NI 視覺產品夥伴頁面。

在過去 10 年來，NI 視覺產品已協助解決了數千種的多樣應用挑戰；從檢驗汽車元件至協助癌症研究。雖然 NI 視覺工具是針對末端使用者而設計，卻仍有更大型的應用需要專業的視覺工具協助。為了協助應用開發，NI 與超過 600 家的 NI 聯盟夥伴(Alliance Partners) 公司合作，讓使用者選擇正確元件或建立完整的解決方案。若需要視覺應用的資訊或整合資訊，請參閱 NI 視覺系統整合頁面。

技術支援

 

NI 視覺軟體不僅設計為簡單易用，亦可輕鬆協助使用者進行相關作業。NI 均直接對客戶提供視覺軟體，並附加產品技術支援。絕不會有其他系統商或製造商介於客戶與專業的NI 工程師之間。當客戶需要協助，僅需透過電話或電子郵件，即可聯繫數百位專業的應用工程師之一。

若需 24 H 的技術支援，請至 NI 技術支援，或至 NI 視覺討論區的使用者社群提出相關問題。極可能有在線上的成員曾經遇過，並解決了該相關應用問題。

公司成長性與穩定性

當使用者投資機器視覺軟體時，必須先體認：能於將來使用該軟體，與目前能夠執行該軟體同樣重要。有許多小型的特殊機器視覺公司，雖然其工具可能適用於目前的應用，但是當使用者需要於 5 年內更新檢驗設備時，則將需要知道該公司與其軟體是否可繼續提供服務。

在 30 年來，NI 持續成長並茁壯。透過大規模的開發投資，NI 已經讓自己成為技術性視覺軟體與硬體的領先者。使用者並可安心期待，NI 將於未來持續擴展並強化機器視覺與影像處理的開發動作。