選擇機(jī)器視覺光源的技巧

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選擇機(jī)器視覺光源的技巧

發(fā)布日期：2018-10-19 作者：admin 點(diǎn)擊：

視覺光源

機(jī)器視覺應(yīng)用設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)，最關(guān)心的莫過于是物體表面的反射光，由于物體表面的幾何形狀、光澤及顏色決定了光線在物體表面如何反射。機(jī)器視覺應(yīng)用光源選擇的訣竅歸結(jié)到一點(diǎn)就是如何控制物體的光線反射。如果反射光可以較好的控制，那么采集的圖像也就可以控制。

因此好的視覺光源能夠使尋找的圖像特征非常明顯，能夠產(chǎn)生最大的對(duì)比度、亮度均勻且對(duì)目標(biāo)位置變化不敏感，圖像背景和提取的特征明顯分離。選擇合適的光源，可以降低算法處理的難度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

機(jī)器視覺的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是對(duì)反射光的研究，在機(jī)器視覺應(yīng)用中，為獲取高質(zhì)量的圖像，最重要的原則就是控制好光源反射到透鏡及光線反射的程度。影響物體表面光反射效果的因素有：光源的位置，表面紋理，物體幾何形狀及光源均勻性。

光源的位置

光源的目標(biāo)是使感興趣的特征與其周圍的背景有明顯得區(qū)分，由于光源按照入射角反射，因此光源的安裝位置對(duì)獲取高對(duì)比度的圖像有很大的作用。

表面紋理

任何物體表面可能存在高度反射（鏡面反射）或者高度漫反射。決定物體表面是鏡面反射還是漫反射的主要因素是物體表面的光滑度。如漫反射的表面，有著復(fù)雜的表面角度，在圖像上成像會(huì)顯得很明亮。

表面形狀

物體表面的形狀越復(fù)雜，其表面的光源變化也隨之而復(fù)雜。比如一個(gè)球形表面反射光源的方式與平面物體就不近相同。對(duì)應(yīng)一個(gè)拋光的鏡面表面，光源需要在不同的角度照射才可以減小光影。

光源均勻性

不均勻的光會(huì)造成不均勻的反射，會(huì)使視野范圍內(nèi)部分區(qū)域的光比其他區(qū)域多，從而造成物體表面反射不均勻。均勻的光源會(huì)補(bǔ)償物體表面的角度變化，即使物體表面的幾何形狀不同，光源在各部分的反射也是均勻的。

選擇合適的光源對(duì)整個(gè)視覺系統(tǒng)起著舉足輕重的作用，具體的光源選取方法還在于項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)。在選擇光源前，需要提前了解需求信息：

1、確定項(xiàng)目檢測(cè)內(nèi)容具體屬于哪一種：外觀檢查、尺寸測(cè)量、OCR、紋理分析、輪廓分析等。

2、確定物料材質(zhì)、表面顏色、在動(dòng)態(tài)合適靜止下采集圖片。

3、確定檢測(cè)目標(biāo)對(duì)象是什么：異物、傷痕、缺損、測(cè)量、形狀識(shí)別、字符等。

4、確定工作距離和安裝條件對(duì)光源的影響。

5、確定相機(jī)的種類（如面陣或線陣、彩色或黑白）對(duì)光源的限制條件。

同時(shí)，選擇合適的光源需要有簡單的基礎(chǔ)知識(shí)：

1、因材質(zhì)的不同，物體表面對(duì)光的穿透特性各不相同。

2、光波長的長短不同，對(duì)物質(zhì)的穿透率也各不相同。

3、光的波長越長、越容易產(chǎn)生衍射，對(duì)物質(zhì)的透過力越強(qiáng)，光的波長越短、在物質(zhì)表面的擴(kuò)散率越大。

選型基本要素：

圖像對(duì)比度

光源照明的主要作用就是使被提取的圖像特征與需要被忽略的圖像背景之間產(chǎn)生最大的對(duì)比度，從而方便圖像特征的提取。好的光源照明應(yīng)該能夠保證需要檢測(cè)的特征突出于其他的背景。

光源亮度

當(dāng)光源不夠亮?xí)r，可能會(huì)出現(xiàn)以下三種情況。第一，相機(jī)的信噪比不夠；由于光源的亮度不夠，圖像的對(duì)比度就不夠，在圖像上出現(xiàn)噪聲的可能性也隨即增大。其次，光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了景深。另外，當(dāng)光源的亮度不夠的時(shí)候，自然光等隨機(jī)光對(duì)系統(tǒng)的影響會(huì)更大。