影像處理系統的基礎
相機的選擇、鏡頭和光源的選擇、影像品質的評估、PC 硬體和軟體的選擇，以及所有組件的配置；這些全都是組成高效影像處理系統的重要環節。
設計視覺系統時需要考慮的因素
假設有個蘋果農夫，要你設計一套機器視覺系統來檢測蘋果。他想要讓出貨的品質是一致的，也就是要能夠挑出品質不良的蘋果，而且動作要快。他將面臨以下幾個問題：
這個系統會有哪些需求必須明確定義出來？
需要什麼樣的解析度與感光元件？
要用彩色還是黑白相機？
需要哪些相機功能？影像品質需要到什麼水準就足夠了？
相機之眼：比例與鏡頭性能
需要哪種光源？
需要什麼樣的電腦硬體？
需要什麼軟體？
系統到底應該提供哪些功能？有哪些先決條件？
這個問題聽起來似乎顯而易見，反而讓問題經常遭到輕忽，沒有得到詳細的回答。但事實就是這樣：只要一開始對自身需求的思考夠清楚，就能省下之後的時間和費用。
你的系統應該
只顯示檢測中物體的影像，運用放大或特殊光源工具，來顯現肉眼無法偵測的產品特性嗎？
還是要計算目標產品的特色，例如測量尺寸和尺寸的穩定性？
或是檢查定位是否正確 - 像是取放系統的應用？
還是要確認產品特性，以便將之分類到特定的產品類別？
解析度與感光元件
哪個相機適用於任何特定應用？以需求的定義來決定相機解析度和感光元件大小的規格目標。
但首先：解析度到底是什麼？傳統攝影中，解析度是指可以清晰辨別影像中兩個實際的點或線的最小距離。
在數位相機領域中，經常使用「2 MP 畫素解析度」這樣的術語，其意義完全不同；這裡指的是感光元件上有多少個畫素。但嚴格來說，這並不是其解析度。真正的解析度只有在整個相機、鏡頭、幾何形狀 (即該設定所需的距離) 都確定後才能得知。但畫素數量也不是不重要 - 要達到更高的解析度，確實需要更多的畫素。本質上，畫素數量可以表示理想狀況下的最高解析度。
如果可以透過色彩來進行特徵檢測 (像是蘋果外觀上的瑕疵)，那就會需要使用彩色相機，但並非一定必要。在很多案例中，往往可以透過彩色光源加上黑白相機，在黑白影像中取得這些特徵。以完美樣本進行實驗，是很有幫助的。如果色彩並不重要，黑白相機就是更好的選擇，因為彩色相機本身就沒有黑白相機那麼敏銳。
你的檢測工作是否非常複雜？如果是這樣的話，你可能應該考慮使用多台相機，特別是需要記錄一系列不同特徵的場合，每種都需要不同的光源與光學配置。
相機功能與影像品質
在評估數位相機的影像品質時，除了解析度外，還有下列因素應該一起考慮：
感光度
動態範圍
在相機功能方面，最重要的因素之一就是速度，通常以每秒影格數 (fps) 來表示。這個數字表示每秒可記錄的最大影格數量。
相機之眼：比例與鏡頭性能
優良的光學系統是很昂貴的。在許多情況下，標準鏡就足以滿足任務需求。為決定所需，我們需要下列參數的資訊，例如
鏡頭介面
畫素尺寸
感光元件尺寸
影像比例，意指影像與物體大小間的比例。這對應到單一畫素的大小除以畫素解析度的比例 (畫素解析度是受檢測物體內正方形邊緣的長度，應該精確填入相機感光元件內的單一畫素。
鏡頭焦距決定影像比例與相機和物體間的距離
光源強度
只要有此資訊，就很容易從鏡頭製造商提供的規格表中來檢查，來確認是否使用價格合理的標準鏡頭即可，還是需要使用高階鏡頭。
鏡頭特性如失真、解析度 (以 MTF 曲線來表示)、色差、鏡頭最佳化頻譜範圍等，都是額外的選擇條件。
例如有些適用於近紅外光的特殊鏡頭、超廣角鏡頭（魚眼鏡頭）與遠心鏡頭；這類鏡頭特別適用於長度測量，但價格通常十分昂貴。
這邊的道理也是如此：釐清問題，找到解答的最好方法，就是測試並試拍。
光源
在不良照明下，什麼都很難看清楚：這道理看來顯而易見，但對影像處理系統來說也是如此。
影像亮度最佳化
高速檢測通常需要靈敏的相機與明亮的鏡頭。然而透過光源的最佳化來取得更亮的影像，往往比較可行，也更省力。有很多方式可以獲得更亮的影像：例如增強環境光、設定光型、或是利用鏡頭或使用適合的光源來發出閃光。不過重要的並不只是強化光源，還有光線通過物體到達相機的方式也很重要。
我們都知道攝影的例子：環境光通常是散射的，如果這樣不夠的話，就會使用閃光燈；而閃光燈的光源更具方向性，往往會造成影像中平滑表面上不必要的反射，反而讓實際的細節變得模糊。在機器視覺中，這樣的效應反而是理想的；在低反射率的平直表面上實現高光強度。漫射光更適合具有許多表面，會把光線往不同方向反射的物體。
影像處理對PC硬體和軟體的要求
電腦硬體
所需的硬體由任務和所需的處理速度來決定。簡單的任務雖然可以使用 PC 硬體和標準影像處理套件來執行，但複雜而快速的影像處理任務，還是可能需要專用的硬體設備。
軟體
進行影像評估時需使用軟體。多數相機都配有用來顯示影像並配置相機的軟體，已經足夠用來啟動相機並且開始運作。對於特殊應用與影像處理工作，不論是外購還是自行開發，都需要特別的軟體。
總結
在開始進行影像處理系統的設計前，從相機、光學元件、光源到支援整個系統的電腦軟硬體，需對所有使用的系統元件進行各種考量。
只要提前投入時間，將任務和框架條件剖析清楚，就能逐步完成這些任務。若要進一步了解此一主題，可以參閱我們更為完整的白皮書：白皮書
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