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机器视觉系统中光源设计的相关因素简介

发布时间:2016-7-25   来源:周先生
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    不同机器视觉系统的照明设计各不相同,这是因为影响照明方案的因素非常多。如光的强度、颜色、均匀性、光源的结构、大小、照射方式、以及被测物体的光学特性、距离、物体大小、背景特性等。同时还与检测物体的特性、工作环境等因素相关。

    照明设计主要涉及三个方面:光源的种类和特性;目标及其背景的光反射和传送特性;以及光源的结构。最佳光源和照明方式的选择需要理论知识,但实践经验以及反复的大量试验也很重要。

    机器视觉系统中光源的设计涉及到五个重要因素,即方向、光谱、强度、偏振性及均匀性。下面对各个因素的相关知识做以简介。

    方向:选择不同的视觉光源,控制和调节照射到物体上的入射光的方向是机器视觉系统设计的最基本的参数。它取决于光源的类型和相对于物体放置的位置。一般来说有二种最基本的方式,所有其它的方式都是从这二种方法中延伸出来的,即直射光和散射光。

    直射光:入射光基本上来自一个方向,射角小,它能投射出物体阴影;

    散射光:入射光来自多个方向,甚至于所有的方向,它不会投射出明显的阴影。
 

机器视觉光源


    光谱:光是由单一的或多种成份的光谱组成的,例如日光的光谱就是由从红外到紫外的所有光谱组成的,人眼能感觉的光谱范围在380nm至780nm之间,即从红色780nm到紫色380nm。光的颜色,取决于光源所产生的光的类型,以及覆盖在光源或摄像机镜头上的光学滤色镜。
 
可见光光谱

 
    偏振性:(Polarization)又称极化光,是光波的一种特性,光在传播时和电磁波一样是震荡的,一般的光波的震荡方向是不定的,而极化光的震荡方向处在一个确定的平面上,例如线性极化光的振荡轴与传播方向垂直。光波的这种定向性,在镜面式的反射光中保留了这种偏振性,而漫散式的反射光则丢失了。这样就可以使用光线的偏振性使镜面眩光掠过摄像机镜头,来消除镜面反射光的影响。

    强度:光照的强度会影响摄像机的曝光,光线不足则意味着低对比度,就要加大放大倍数,就可能同时将噪音放大,也可能会使镜头的光圈加大,但景深减小了,增加了散热的可能;反过来,强度过大会浪费能量,并带来散热的问题。

    均匀性:在所有的机器视觉应用中,都会要求均匀的光照,因为所有的光源随着距离的增加和照射角的偏离,其照射强度减小,所以在对大面积物体照明时,会带来较大的问题,有时只能做到视场的中心位置保持均匀。

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