光源基础知识
- 光源的特性
- 光源本身的特性,如光源的光谱分布,在被照射面上的亮度分布,光源使用中的温度特性和寿命等。
- 光源与被照射物体的相互作用。光源照射在物体上,会发生反射、吸收和透射三种相互作用,不同材质的物体,三种作用产生的现象不同,同一种物体上缺陷部分和其他部分,三种作用产生的现象也不同。如在表面检测中,我们可以粗略的把目标上的缺陷分成二类,一类是几何形状缺陷,诸如:凹坑、划痕、裂纹、毛刺、凸起、擦伤、碰伤等;另一类是表面强度(或密度)缺陷,如:氧化、生锈、污点、污迹等,前者使表面反射发生变化,后者使表面反射和吸收都发生变化。只有仔细研究光源与被照物相互作用的特点,才能确定光源及照明方式。物体的色彩是光吸收的另一个例子。全波段的白光照射到物体表面,一些波长的光被物体表面吸收,一些波长的光被表面反射,物体呈现出与反射光相同频谱的颜色。利用这个道理,我们可以使用黑白摄像机,选择特定波长的光源,突出物体表面待检测部分与其它部分的灰度差,实现可靠、稳定的检测。
- 光源的结构。光源可以做成各种形状结构,每种形状发出光的特点不同。如:漫反射光,可以在目标平面上获得均匀的光照;直射光,通过反射和产生阴影显示边缘和表面结构,但光源或目标的移动和倾斜都会明显的影响图像亮度和对比度。另外,光源可以放在被照物体的上方或者下方,可以有各种角度和高度,通过不同形状和照明方式的组合,利用诸如产生阴影、产生高亮区域或无反射区域的方法,使目标上的感兴趣区域与其它区域有尽可能大的区别。
- 光源
- 机器视觉中,应用最多的是卤素灯、荧光灯和LED灯
- LED技术发展很快,加上其固有的一些特点,如:寿命长、亮度稳定、可构成不同形状和光谱、可频闪和功耗低等,逐渐在机器视觉使用的光源中占主导地位。
- 当然,在色彩检测中,荧光灯以其色还原性好的特点仍有大量应用
- 在高亮度应用场合,卤素灯还有自己的优势
- 亮场照明和暗场照明
- 当目标表面有缺陷时,如:使用亮场照明,缺陷部位的反射光不再落入镜头的范围,形成低灰度值区,与背景产生反差;暗场照明正好相反,缺陷部位的反 射光进入镜头,产生高灰度值区。
光源 机器视觉中的照明 照明在机器视觉中的重要地位几乎已经被所有的视觉工程师认识,我们经常可以看到这样的格言,“better to light than write (software)”,“avoid garbage in (bad lighting) that causes garbage out (bad result)”,“create the BEST image first”,“Lighting can make or break the job”等等,接下来的问题是我们如何选择光源、设计照明系统,最终获得最佳图像效果。 亮场照明和暗场照明 假设检测目标具有平坦、光滑的表面(镜面),摄像机处置放在目标中心的上方,由图可见,在“W”二个“V”内发出的光,经目标表面反射,全部落在镜头的范围内,称作亮场照明;而从在“W”二个“V”外发出的光,经目标表面反射,没有光线落入镜头的范围内,称作暗场照明。 前照明和背光照明 顶光 单侧照明 低角度光 同轴光 Dome 适合于不平整的光滑表面上印刷、或文字检测。 背光照明
在使用背光照明测量目标尺寸时,如果目标边缘是曲面,则测量结果会小于实际尺寸。为尽量避免这种现象发生,应使用准直光源,如:同轴光或平行光作背光源,使用远心镜头。 |
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