新的應(yīng)用和傳感器往往會(huì)推動(dòng)機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域光學(xué)和照明的創(chuàng)新，而這種創(chuàng)新通常必須同時(shí)進(jìn)行。傳感器的選擇，在很大程度上取決于所討論的最終應(yīng)用，照明也常常如此。

對(duì)于光學(xué)器件來(lái)說(shuō)，傳感器和照明通常是“有問(wèn)題的應(yīng)用”，往往需要解決的問(wèn)題任務(wù)艱巨。即使是非常靈敏的傳感器，有時(shí)也會(huì)無(wú)法發(fā)揮作用，除非在鏡頭的有效區(qū)域上，光線(xiàn)能夠正確且均勻地分配。光學(xué)產(chǎn)品供應(yīng)商面臨的挑戰(zhàn)，是機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的發(fā)展如此之快，難以跟上發(fā)展的步伐。

隨著傳感器和照明技術(shù)的發(fā)展，對(duì)新應(yīng)用的需求如此之多。光學(xué)產(chǎn)品供應(yīng)商面臨的問(wèn)題已經(jīng)變成“哪些透鏡的設(shè)計(jì)需要優(yōu)化，才能與下游企業(yè)正在發(fā)生的應(yīng)用協(xié)同工作？”Edmund光學(xué)公司成像業(yè)務(wù)部副總裁GregHollows說(shuō)。

光學(xué)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)

安裝在無(wú)人機(jī)上的遙感裝置，可能更喜歡具有高分辨率的大幅面?zhèn)鞲衅?，這僅僅是因?yàn)榭梢詫⒏嘞袼卮虬筛蟮年嚵?，從而使無(wú)人機(jī)在有限的飛行時(shí)間內(nèi)能夠收集盡可能多的圖像數(shù)據(jù)。如果您是傳感器制造商，此應(yīng)用程序需求很容易理解。因此，積極投資開(kāi)發(fā)更大尺寸的傳感器是合理的。而對(duì)于光學(xué)制造商而言，這種選擇并不是那么簡(jiǎn)單，因?yàn)楣鈱W(xué)制造商如果不考慮其它因素就無(wú)法設(shè)計(jì)更大的透鏡。

許多系統(tǒng)將鏡頭組件和濾鏡組合在一起，對(duì)于當(dāng)今通常與無(wú)人機(jī)相關(guān)聯(lián)的寬視場(chǎng)應(yīng)用而言，這可能會(huì)變得更復(fù)雜。

與照明的協(xié)同設(shè)計(jì)

這種對(duì)整體設(shè)計(jì)方法的訴求也延伸至照明組件。理想情況下，應(yīng)將照明和成像光學(xué)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)為一個(gè)系統(tǒng)，以確保鏡頭收集的是最佳光線(xiàn)，而不會(huì)收集次佳光線(xiàn)。協(xié)同設(shè)計(jì)照明和光學(xué)元件可以更輕松地將兩者匹配，以達(dá)到最佳效果。它還可以最小化成本并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

成像系統(tǒng)光源的波長(zhǎng)范圍也會(huì)影響鏡頭的選擇以及整個(gè)系統(tǒng)的性能。將范圍縮小到幾納米，通常可以提高圖像對(duì)比度。將濾波器與寬帶光源一起使用會(huì)有所幫助，但這類(lèi)解決方案并不總是像窄帶光源一樣靈活。

利用光源的波長(zhǎng)可以在機(jī)器視覺(jué)中完成很多工作。使用諸如LED之類(lèi)的窄帶光源，可以最大程度地減少透鏡設(shè)計(jì)所需的校正，并引入有趣的新選項(xiàng)來(lái)增加圖像的對(duì)比度。特定材料吸收或反射特定波長(zhǎng)的方式，還可以突出顯示在寬帶光源下不可見(jiàn)的缺陷。

在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，每種顏色都有相反的顏色，可用于增強(qiáng)圖像對(duì)比度。因此，用綠色光源照射綠色的對(duì)象，會(huì)使它在圖像傳感器上顯得更亮，而用紅色的光照射（綠色相反的顏色），則會(huì)使它看起來(lái)更暗。

但是，提高圖像對(duì)比度不必依靠窄帶光源。例如，紫外線(xiàn)范圍內(nèi)的短波長(zhǎng)比可見(jiàn)光或紅外線(xiàn)更強(qiáng)地散射出表面特征?；蛘?，如果紫外線(xiàn)被吸收，它們傾向于在表面被吸收。無(wú)論哪種情況，使用氣體放電管或UVLED來(lái)成像紫外線(xiàn)光如何與材料相互作用，都可以幫助檢測(cè)在光譜其它區(qū)域不可見(jiàn)的污染物或淺劃痕。當(dāng)檢查在可見(jiàn)光譜中看起來(lái)透明的玻璃顯示器、透鏡和其它材料時(shí)，這帶來(lái)的好處顯而易見(jiàn)。

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