适用于工业图像处理的深度学习视觉系统
系统结构和组件
深度学习视觉系统往往已成为工业图像处理的核心组成部分。在传统的图像处理方法达到性能瓶颈之处,它都能实现精确的错误检测、智能质量控制和自动决策。我们将展示一个功能完善的深度学习视觉系统所采用的结构,以及介绍它实现可靠运行需要哪些组件。
最后更新: 2025/12/02
深度学习视觉系统的系统结构
从一开始,深度学习视觉系统就是为神经网络而设计的。它依赖于GPU算力、优化框架以及端到端的学习方法。因此使用起来非常灵活,但它往往也需要消耗大量资源。
目标:端到端智能集成,覆盖从图像采集到最终决策
深度学习视觉系统的主要目标是将智能技术无缝集成到所有流程步骤中。从
相机采集原始数据、
实时处理图像数据,再到
通过智能模型实现自动化决策,
其中涉及的所有组件都针对深度学习进行了优化,从而形成一个闭环系统,可为要求严格的工业应用提供精确、可再现和可扩展的结果。
深度学习视觉管线:从图像采集到智能决策
各个系统组件之间顺畅交互是深度学习视觉系统的关键性能体现。深度学习视觉系统的典型工作流程包括以下几个连续步骤:
1. 图像采集:机器视觉相机采集原始图像,并提供高质量的图像数据。
2. 图像传输:图像采集卡高效无损地将图像数据传输到处理硬件。
3. 预处理:pylon软件或内置相机功能对图像进行优化(例如噪声控制或去拜耳化)。深度学习软件利用智能模型对数据进行控制、配置和分析。
4.智能推理:CNN模型分析图像并做出决策(例如错误检测)。
5. 结果传送:将结果传送到控制器或上级系统。
接口和集成视觉方案可确保各模块之间顺畅通信,并可集成到现有的生产环境中。这一过程可确保在工业应用中进行快速、可靠和可再现的图像分析。
深度学习视觉系统的硬件和软件组件
深度学习视觉系统由多个技术上相互协调的组件组成。每个组件都在整个系统中负责执行特定任务,为实现高性能和可靠性贡献力量。
深度学习视觉硬件
图像处理硬件是深度学习视觉系统的数据中心。硬件的选择取决于应用对处理速度、系统成本和可扩展性的要求。不同的应用会按需要使用不同的平台:

机器视觉相机
机器视觉相机是系统的核心。它采集图像数据后交由智能模型处理。保证高成像质量是获得精确推理结果的关键前提。Basler ace、Basler ace 2、Basler dart或Basler racer系列等工业相机具备以下特点:
分辨率高、成像质量高
支持GigE、USB 3.0和CoaXPress等常用接口
内置图像预处理(例如去拜尔化、锐化、噪声控制)
为可靠的深度学习应用实现可重现的结果

图像采集卡和图像数据管理
对于数据传输量高或具有实时要求的应用而言,图像采集卡的作用不可或缺。图像采集卡可直接从相机采集图像数据,并将其传送到系统中作进一步处理。特别是与FPGA处理器结合使用时,可实现无延迟、可靠的高速图像采集和处理功能。
深度学习软件和工具
软件是连接硬件和智能模型的纽带,实现相机的集成、配置和控制,让深度学习模型的训练和执行成为可能。


用于图像处理的pylon vTool
与pylon vTool相结合,它可提供特定于应用的即用型图像处理功能,例如物体识别、OCR、分割和分类,而无需具备深入的编程知识。各款vTool是根据经典算法以及智能技术而进行开发的。

VisualApplet - FPGA编程
对于基于FPGA的系统,VisualApplet提供了一个直观的图形化开发环境,可在硬件层面灵活实现复杂的深度学习工作流程和图像预处理步骤。这种组合可让整个深度学习视觉系统的灵活性、可扩展性和精确性实现最大化。
通过智能模型进行推理
在推理阶段,CNN(卷积神经网络)通常负责分析输入的图像数据。该模型通过几个连续层来对机器视觉相机采集的图像进行处理,以提取相关特征,例如形状、边缘或纹理。然后再根据手头的任务进行分类、分割或物体识别。
借助智能pylon功能和pylon vTool,这一过程将实现自动化和实时处理:图像数据将直接被传输到智能模型,用于识别故障组件、读取产品上的文字(OCR)或定位图像中的特定物体等。
推理结果可立刻用于分拣、质量控制或工艺优化等下游流程。与深度学习视觉系统进行无缝集成,可确保快速、精确和可再现地进行决策。
模型的质量在很大程度上取决于训练数据的质量和所用硬件的优化。因此,成像质量要尽可能高,这不仅在图像采集过程中非常重要,还构成了训练智能模型的技术基础。在训练过程中,图像数据的质量越高,智能分析的结果和由此得出的决策就越精确可靠。
通过智能pylon功能或VisualApplet,可以轻松集成并进一步开发已经预先训练的模型。
系统集成和接口
对深度学习视觉系统的性能起决定性作用
要想在工业图像处理中成功实施深度学习视觉系统,这在很大程度上取决于用户对系统集成的深入了解程度,以及是否选择了合适的接口。关键是在智能模型与硬件之间实现高效的通信,并将它顺利集成到生产流程中。

硬件与软件的无缝通信
为确保智能推理与相机硬件之间可直接进行可靠通信,pylon软件提供经过认证的驱动程序和功能强大的接口,其中包括适用于灵活网络视觉方案的标准GigE Vision、适用于简单连接的标准USB3 Vision以及适用于高带宽实时应用的标准CoaXPress。这些标准化接口最大程度地减少了集成难度,并确保稳定的数据传输。
智能pylon功能通过将卷积神经网络(CNN)直接集成到已建立的pylon图像处理管线中,为您提供强大的视觉方案,确保数据处理的稳健性和高效性。

工业连接
对于需要连接上级控制系统的用户而言,支持OPC UA至关重要。它可以将智能处理结果直接传输到PLC或MES系统。作为一种不受限于平台和制造商的标准,OPC UA确保了机器之间可以进行简单而标准化的数据交换。利用OPC UA vTool,您可以将图像处理管线的结果直接发布到OPC UA服务器,实现无缝的数据交换。
Recipe Code Generator还可促进智能模型快速适应不断变化的产品衍生版本,从而提高生产灵活性。如需详细了解pylon Viewer中Recipe Code Generator的详细信息,请参阅Basler产品文档。
灵活的架构:边缘计算和云集成
不同的应用对深度学习视觉系统的要求大相径庭。因此,灵活的架构至关重要:
用于分散式应用的边缘计算
对于延迟会造成关键影响的应用以及移动或分散式应用,嵌入式视觉技术提供了直接在边缘运行智能模型的能力"。NVIDIA® Jetson™等平台可使智能模型在设备上立刻运行,确保自主性最大化,将延迟降到最低,并减少对网络连接的依赖性。"
通过云端集成实现可扩展性
对于需要大量数据、分布式训练或集中管理多个系统的应用,我们支持与领先的云平台进行集成,例如Amazon Web Services (AWS)、Microsoft Azure和Google Cloud Platform,为复杂的深度学习工作流程提供了必要的可扩展性和灵活性。
借助这种标准化的灵活系统集成,用户可确保对图像数据进行快速、可靠和可再现的分析。它将深度学习视觉系统集成到分布式生产环境中,以便直接在生成图像数据之处进行智能分析和决策。这对于复杂的多站点生产网络中的高效质量控制、错误检测和工艺优化至关重要。
简单直接的安装以及可靠的系统集成是获取长期成功的关键,有助于用户高效地完成复杂任务。
举例来说,一个功能完善的深度学习视觉系统具有高质量的机器视觉相机、功能强大的图像采集卡、合适的图像处理硬件、专业的深度学习软件和优化的智能模型。可靠的高性能接口能确保系统集成过程顺利进行。我们的产品和服务能够为视觉工程师和智能视觉方案从业人员提供坚实的基础,助力开展复杂的工业图像处理项目,覆盖从原型开发到批量生产的全过程。






