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机器视觉光源检测系统的合理搭配方案

2018-05-15

  一组优质的机器视觉光源检测系统理应该保证能快速、准确无误的处置图像,好的机器视觉光源软件应该可以很容易的在一系列的案例中应用,好的工业相机和工业镜头应该是具有最小的畸变和足够的分辨率。那么,一组高质量的机器视觉光源系统应具备哪些特性呢?在图像的剖析处置中,光源又担任着什么角色呢?

  判别机器视觉光源检测系统的好坏,首先必需理解什么是光源需求做到的!显然光源应该不只仅是使检测部件可以被摄像头“看见”。有时分,一个完好的机器视觉光源系统无法支持工作,但是仅仅优化一下光源就能够使系统正常工作。

  比照度:比照度对机器视觉光源来说十分重要。机器视觉光源应用的照明的最重要的任务就是使需求被察看的特征与需求被疏忽的图像特征之间产生最大的比照度,从而易于特征的辨别。比照度定义为在特征与其四周的区域之间有足够的灰度量区别。好的照明应该可以保证需求检测的特征突出于其他背景。

  亮度:选择两种光源的时分,最佳的选择是选择更亮的那个。当光源不够亮时,可能有三种不好的状况会呈现。第一,相机的信噪比不够;由于光源的亮度不够,图像的比照度必然不够,在图像上呈现噪声的可能性也随即增大。其次,光源的亮度不够,必然要加大光圈,从而减小了景深。另外,当光源的亮度不够的时分,自然光等随机光对系统的影响会最大。

  鲁棒性:另一个测试好光源的办法是看光源能否对部件的位置敏感度最小。当光源放置在摄像头视野的不同区域或不同角度时,结果图像应该不会随之变化。方向性很强的光源,增大了对高亮区域的镜面反射发作的可能性,这不利于后面的特征提取。在很多状况下,好的光源需求在实践工作中与其在实验室中的有相同的效果。

  好的光源需求可以使你需求寻觅的特征十分明显,除了是摄像头可以拍摄到部件外,好的光源应该可以产生最大的比照度、亮度足够且对部件的位置变化不敏感。光源选择好了,剩下来的工作就容易多了!

  机器视觉光源检测系统应用的是反射光(除非运用背光)。物体外表的几何外形、光泽及颜色决议了光在物体外表如何反射。机器视觉光源检测系统应用的光源控制的窍门归结到一点就是如何控制光源反射。如何可以控制好光源的反射,那么取得的图像就能够控制了。因而,在机器视觉光源应用中,当光源入射到给定物体外表的时分,明白光源最重要的方面就是要控制好光源及其反映。

  光源可预测:当光源入射到物体外表的时分,光源的反映是能够预测的。光源可能被吸收或被反射。光可能被完整吸收(黑金属资料,外表难以照亮)或者被局部吸收(形成了颜色的变化及亮度的不同)。不被吸收的光就会被反射,入射光的角度等于反射光的角度,这个科学的定律大大简化了机器视觉光源光源,由于理想的想定的效果能够经过控制光源而完成。

  物体外表:假如光源依照可预测的方式传播,那么又是什么缘由使机器视觉光源检测系统的光源设计如此的棘手呢?使机器视觉光源检测系统复杂化的是物体外表的变化形成的。假如一切物体外表是相同的,在处理实践应用的时分就没有必要采用不同的光源技术了。但由于物体外表的不同,因而需求察看视野中的物体外表,并剖析光源入射的反映。

  控制反射:假如反射光能够控制,图像就能够控制了。这点再怎样强度也不为过。因而在触及机器视觉光源检测系统应用的光源设计时,最重要的法则就是控制好哪里的光源反射到透镜及反射的水平。机器视觉光源检测系统的光源设计就是对反射的研讨。在视觉应用中,当观测一个物体以决议需求什么样的光源的时分,首先需求问本人这样的问题:“我如何才干让物体显现?”“我如何才干应用光源使必需的光反射到镜头中以取得物体表面?”

  影响反射效果的要素有:光源的位置,物体外表的纹理,物体外表的几何外形及光源的平均性。

  光源的位置:既然光源依照入射角反射,因而光源的位置对获取高比照度的图像很重要。光源的目的是要到达使感兴味的特征与其四周的背景对光源的反射不同。预测光源如何在物体外表反射就能够决议出光源的位置。

  外表纹理:物体外表可能高度反射(镜面反射)或者高度漫反射。决议物体是镜面反射还是漫反射的主要要素是物体外表的润滑度。一个漫反射的外表,如一张不润滑的纸张,有着复杂的外表角度,用显微镜观看的时分显得很亮堂,这是由于物体外表角度的变化而形成了光源映照到物体外表而被分散开了。而一张润滑的的纸张有润滑的外表而减小了物体外表的角度。光源映照到光源的外表并依照入射角反射。

  外表外形:一个球形外表反射光源的方式与平面物体不近相同。物体外表的外形越复杂,其外表的光源变化也随之而复杂。对应一个抛光的镜面外表,光源需求在不同的角度映照。从不同角度映照能够减小光影。

  光源平均性:不平均的光会形成不平均的反射。平均关系到三个方面。第一,关于视野,在摄像头视野范围局部应该是平均的。简单的说,图像中暗的区域就是短少反射光,而亮点就是此处反射太强了。不平均的光会使视野范围内局部区域的光比其他区域多。从而形成物体外表反射不平均(假定物体外表的对光的反射是相同的)。

  平均的光源会补偿物体外表的角度变化,即便物体外表的几何外形不同,光源在各局部的反射也是平均的。

  光源技术的应用:光源技术是设计光源的几何及位置以使图像有比照度。光源会使那些感兴味的并需求机器视觉光源检测系统剖析的区域愈加突出。经过选择光源技术,应该关怀物体使如何被照明及光源是如何反射及散射的。下面是六种照明技术:通用照明,背光,同轴(共轴),连续漫反射,暗域及构造光。

  普通目的的照明:通用照明普通采用环状或点状照明。环灯是一种常用的通用照明方式,其很容易装置在镜头上,可给漫反射外表提供足够的照明。

  背光照明:背光照明是将光源放置在相关于摄像头的物体的反面。这种照明方式与别的照明方式有很大不同由于图像剖析的不是发水光而是入射光。背光照明产生了很强的比照度。应用背光技术时分,物体外表特征可能会丧失。例如,能够应用背光技术丈量硬币的直径,但是却无法判别硬币的正背面。

  同轴照明:同轴照明是与摄像头的轴向有相同的方向的光映照到物体的外表。同轴照明运用一种特殊的半反射镜面反射光源到摄像头的透镜轴方向。半反射镜面只让从物体外表反射垂直于透镜的光源经过。

  同轴照明技术关于完成扁平物体且有镜面特征的外表的平均照明很有用。此外此技术还能够完成使外表角度变化局部高亮,由于不垂直于摄像头镜头的外表反射的光不会进入镜头,从而形成外表较暗。

  连续漫反射照明:连续漫反射照明应用于物体外表的反射性或者外表有复杂的角度。连续漫反射照明应用半球形的平均照明,以减小影子及镜面反射。这种照明方式关于完整组装的电路板照明十分有用。这种光源能够到达170平面角范围的平均照明。

  暗域照明:暗域照明是相关于物体外表提供低角度照明。运用相机拍摄镜子使其在其视野内,假如在视野内能看见光源就以为使亮域照明,相反的在视野中看不到光源就是暗域照明。因而光源是亮域照明还是暗域照明与光源的位置有关。

  典型的,暗域照明应用于对外表局部有突起的局部的照明或外表纹理变化的照明。

  构造光:构造光是一种投影在物体外表的有一定几何外形的光。典型的构造光触及激光或光纤。构造光能够用来丈量相机到光源的间隔。

  多轴照明:在许多应用中,为了使视野下不同的特征表现不同的比照度,需求多重照明技术。

  选择光源:一旦选择了照明技术,接下来就是选择何种光源的问题了。光源应该照明外形的需求,需求有足够的平均度,且稳定性能要好。在机器视觉光源检测系统应用当选择光源应该思索下面的有关光源的特性:

  光谱特征:光源的颜色及丈量物体外表的颜色决议了反射到摄像头的光能的大小及波长。白光或某种特殊的光谱在提取其他颜色的特征信息时可能使比拟重要的要素。当剖析多颜色特征的时分,选择光源的时分,色温是一个比拟重要的要素。例如,卤灯更多表现为黄色,相比氙灯显现蓝色。

  效率:有些光源效率很高,相关于能量的耗费,其分发出愈加多的光能,例如荧光灯。而钨灯,产生相当多的热量,能量耗费也很大。效率不高的光源产生部分过热,糜费很多。普通,光源的温度越高,其寿命就会缩短,其耗费的能量就相对较高。

  寿命特性:光源普通需求持续多小时的运用。一个寿命为1000小时的光源,在两班运转的状况下,只能持续一个星期左右。改换光源灯泡的维护就必需了。LED光源是比拟盛行的光源,其能够连续工作很长时间,大约能够连续操作100,100小时。对多数光源,随着光源的老化,光源释放的能量会减少,依据光源类型的不同,光能减小可能速度比拟满,也可能很快很明显。光能输出的变化可能也影响着光谱特性。当光源的老化速度影响到图像处置结果的时分就能够留意光源的变化了。

  费用:许多光源需求在视觉系统的运用过程中改换。假如光源很昂贵,在机器视觉光源检测系统的运用过程中可能会增大后期费用。另外,光源应该在市场上较容易购置。

机器视觉光源检测系统

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