時間:2018-01-15 11:34:45來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
一、機(jī)器視覺光源照明技術(shù)的幾個要素
1、方向:選擇不同的光源,控制和調(diào)節(jié)照射到物體上的入射光的方向是機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最基本的參數(shù)。它取決于光源的類型和相對于物體放置的位置。
1)直射光:入射光基本上來自一個方向,射角小,它能投射出物體陰影;
2)散射光:入射光來自多個方向,甚至于所有的方向,它不會投射出明顯的陰影。
2、光譜:光是由單一的或多種成份的光譜組成的,例如日光的光譜就是由從紅外到紫外的所有光譜組成的,人眼能感覺的光譜范圍在380nm至780nm之間,即從紅色780nm到紫色380nm。光的顏色,取決于光源所產(chǎn)生的光的類型,以及覆蓋在光源或攝像機(jī)鏡頭上的光學(xué)濾色鏡。
3、偏振性:(PolarizaTIon)又稱極化光,是光波的一種特性,光在傳播時和電磁波一樣是震蕩的,一般的光波的震蕩方向是不定的,而極化光的震蕩方向處在一個確定的平面上,例如線性極化光的振蕩軸與傳播方向垂直。光波的這種定向性,在鏡面式的反射光中保留了這種偏振性,而漫散式的反射光則丟失了。這樣就可以使用光線的偏振性使鏡面眩光掠過攝像機(jī)鏡頭,來消除鏡面反射光的影響。
強(qiáng)度:光照的強(qiáng)度會影響攝像機(jī)的曝光,光線不足則意味著低對比度,就要加大放大倍數(shù),就可能同時將噪音放大,也可能會使鏡頭的光圈加大,但景深減小了,增加了散熱的可能?反過來,強(qiáng)度過大會浪費(fèi)能量,并帶來散熱的問題。
均勻性:在所有的機(jī)器視覺應(yīng)用中,都會要求均勻的光照,因?yàn)樗械墓庠措S著距離的增加和照射角的偏離,其照射強(qiáng)度減小,所以在對大面積物體照明時,會帶來較大的問題,有時只能做到視場的中心位置保持均勻。
二、影響機(jī)器視覺照明的幾個特性
1、反射特性:從物體反射入射光的性能,有二種很不同的反射特性。
1)、鏡面式反射:光線的反射角等于入射角。鏡面式反射有時用途很大,有時又可能產(chǎn)生極強(qiáng)的眩耀。在大多數(shù)情況應(yīng)避免鏡面反射。
2)、漫散:照射到物體上的光從各個方向漫散出去。在大多數(shù)實(shí)際情況下,漫散光在某個角度范圍內(nèi)形成,并取決于入射光的角度。
2、顏色:人眼或攝像機(jī)觀察到的顏色可能是由三種不同的方式形成的:
直接從照射光的波長來區(qū)分顏色。例如在580nm附近波長的光為綠色,利用此波長光照射綠色物體,從而特出物體和背景差異;
1)、相加色:二種或三種波長的光組合成某種波長光的效果,例如黃色光(波長為620nm)和藍(lán)色光(波長為480nm)混合,出現(xiàn)綠色光的效果,但實(shí)際上在光譜的綠色部分并沒有這一光譜段的能量。利用光的這一特性,發(fā)明了彩色電視,電視監(jiān)視器中由紅、綠、藍(lán)三基色可基本上合成自然界的各種顏色。
2)、相減色:反射時,從光譜中去除某些波長的光。含有所有可見光譜的白光,照射到紅色物體后,紅色光譜被反射,而其它成份被物體吸收了。例如白的金屬如鋼,黃色金屬如金。它們之間的顏色的差別是因?yàn)殇撦^均勻地反射所有光譜的光,而金反射了白光,但從中減去了藍(lán)光,就會出現(xiàn)黃顏色的效果。
3、光學(xué)密度:不同物質(zhì)、不同厚度或不同化學(xué)特性的物體,在光線穿過它們時,穿透率是不同的。這種差異可能在整個光譜范圍內(nèi)存在,也可能只存在于光譜的某些點(diǎn)。一般來說,背光是檢測光學(xué)密度差異的最好辦法。
4、折射:不同的透明物質(zhì),具有不同的折散率。它們用不同方向傳送入射光。例如空氣和玻璃的折射率不同,當(dāng)定向光以某個方向照射時,在玻璃中的氣泡使光線彎曲,以致于產(chǎn)生黑的或亮的氣泡輪廓。
5、紋理:物體表面的紋理在圖像處理時可能是有用的;也可能紋理太細(xì)了,以致無法分辨,但它又會影響到光的反射。有時紋理是重要的,應(yīng)該用光照來加強(qiáng),而有時紋理又是不需要的,它會引起噪音的效果,應(yīng)該用光照來減弱紋理的影響。
6、高度:物體中不同高度的特征可以用定向光來加強(qiáng)或者用漫射光來減弱高度的影響。
7、表面方向:物體表面不同部位的相對方向的差異可以用定向光來加強(qiáng),也可用漫散光來減弱。
二、影響機(jī)器視覺照明的幾個特性
機(jī)器視覺圖像處理選擇照明光源的三個步驟
一、確定照明類型(鏡面反射/漫反射/透射光)
確認(rèn)檢驗(yàn)特征(瑕疵、形狀、存在/不存在等),檢查表面是否平整、翹曲或不平。
LED照明大體可分為以下三種類型:見(圖一)
1、鏡面反射型:光線照射到目標(biāo)上,鏡頭接收到直接反射的光線
2、漫反射型:光線照射到目標(biāo)上,鏡頭接收到均勻的環(huán)境光線
3、透射光型:光線照射到目標(biāo)上,鏡頭接收到透射剪影。
二、確定照明裝置的形狀與大小
根據(jù)檢查目標(biāo)的尺寸與安裝條件選擇照明的方法與形狀,請參考AFTvision光源的詳細(xì)資料
1、環(huán)形照明
2、低角度環(huán)形照明
3、背光照明
4、條形照明
5、碗狀照明
6、同軸照明
7、光纖冷光源
三、確定照明的顏色和波長
1、根據(jù)檢查目標(biāo)與背景的材質(zhì)和顏色。如:紅、白、藍(lán)。
根據(jù)目標(biāo)與背景來確定照明的顏色。
1)、使用互補(bǔ)色進(jìn)行檢測:見(圖三)
什么是互補(bǔ)色?
互補(bǔ)色是色環(huán)中正好相對的顏色。使用互補(bǔ)色光線照射物體時,物體呈現(xiàn)的顏色將接近黑色。我們根據(jù)色彩圓盤,用相反的顏色照射,可以達(dá)到最高級別的對比度。如,用冷色光照射暖色光的物體,顏色會變暗;用冷色光照射冷色光的物體,顏色則會變亮。
使用彩色照相機(jī)時,通常選擇白色。使用單色照相機(jī)時,需要具備以下知識。
2)、根據(jù)使用波長進(jìn)行檢測:見(圖四)
使用紅色照明獲得的對比度高于使用藍(lán)色照明,因?yàn)榍罢咄高^性更好(散射率更低)。不同波長的光線呈現(xiàn)不同的顏色。波長決定特定顏色的特征,如容易透射(紅光—波長較長)、容易散射(藍(lán)光—波長較短)。
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