机器视觉系统——光源篇

《机器视觉系统——光源篇》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器视觉系统——光源篇（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、- -机器视觉光源篇 收藏 一、为什么要使用光源目的将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高比照度的图像地位机器视觉三大技术采像技术，处理技术，运动控制技术之一重要性直接影响系统的成败，处理精度和速度二、 光源的种类理想的光源应该是明亮，均匀，稳定的视觉系统使用的光源主要有三种高频荧光灯光纤卤素灯LED发光二极管照明 高频荧光灯使用寿命约15003000小时优点：扩散性好、适合大面积均匀照射缺点：响应速度慢，亮度较暗光纤卤素灯使用寿命约1000小时优点：亮度高缺点：响应速度慢，几乎没有光亮度和色温的变化LED灯使用寿命约1000030000小时可以使用多个LED到达高亮度，同时可组合不同的

2、形状响应速度快，波长可以根据用途选择三、LED光源的优势可制成各种形状、尺寸及各种照射角度；可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度；通过散热装置，散热效果更好，光亮度更稳定；使用寿命长约3万小时，连续使用寿命更长；反响快捷，可在10微秒或更短的时间内到达最大亮度；电源带有外触发，可以通过计算机控制，起动速度快，可以用作频闪灯；运行本钱低、寿命长的LED，会在综合本钱和性能方面表达出更大的优势；可根据客户的需要，进展特殊设计。四、 LED光源的颜色主要颜色红色蓝色绿色白色其他颜色橙色红外紫外五、 照明技术的根底知识1、照射光的种类(1)直射光主要来自于一个方向的光，可以在亮色和暗色阴影之间产

3、生相对高的比照度图像。(2)漫射光扩散光各种角度的光源混合在一起的光。日常的生活用光几乎都是扩散光。(3)偏振光在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动的光。通常是利用偏光板片来防止特定方向的反射。(4)平行光照射角度一致的光。太阳光就是平行光。发光角度越窄的LED直射光越接近平行光。比照度：比照度对机器视觉来说非常重要。机器视觉应用的照明的最重要的任务就是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的比照度，从而易于特征的区分。比照度定义为在特征与其周围的区域之间有足够的灰度量区别。好的照明应该能够保证需要检测的特征突出于其他背景。 2、六种照明技术通用照明，背光，同轴

4、共轴，连续漫反射，暗域及构造光。 (1)一般目的的照明通用照明一般采用环状或点状照明。环灯是一种常用的通用照明方式，其很容易安装在镜头上，可给漫反射外表提供足够的照明。(2)背光照明：背光照明是将光源放置在相对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因为图像分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。应用背光技术时候，物体外表特征可能会丧失。例如，可以应用背光技术测量硬币的直径，但是却无法判断硬币的正反面。(3)同轴照明：同轴照明是与摄像头的轴向有一样的方向的光照射到物体的外表。同轴照明使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

5、反射垂直于透镜的光源通过。同轴照明技术对于实现扁平物体且有镜面特征的外表的均匀照明很有用。此外此技术还可以实现使外表角度变化局部高亮，因为不垂直于摄像头镜头的外表反射的光不会进入镜头，从而造成外表较暗。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均匀照明，以减小影子及镜面反射。这种照明方式对于完全组装的电路板照明非常有用。这种光源可以到达170立体角范围的均匀照明。(4)暗域照明：暗域照明是相对于物体外表提供低角度照明。使用相机拍摄镜子使其在其视野内，如果在视野内能看见光源就认为使亮域照明，相反的在视野中看不到光源就是暗域照明。因此光源是

6、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。(5)构造光：构造光是一种投影在物体外表的有一定几何形状的光如线形、圆形、正方形。典型的构造光涉及激光或光纤。构造光可以用来测量相机到光源的距离。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，需要多重照明技术。3、选择光源应考虑的系统特性(1)亮度中选择两种光源的时候，最正确的选择是选择更亮的那个。当光源不够亮时，可能有三种不好的情况会出现。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，在图像上出现噪声的可能性也随即增大。其次，光源的亮度不够，必然

7、要加大光圈，从而减小了景深。另外，当光源的亮度不够的时候，自然光等随机光对系统的影响会最大。(2)鲁棒性测试好光源的方法是看光源是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生的可能性，这不利于后面的特征提取。在很多情况下，好的光源需要在实际工作中与其在实验室中的有一样的效果。好的光源需要能够使你需要寻找的特征非常明显，除了是摄像头能够拍摄到部件外，好的光源应该能够产生最大的比照度、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！机器视觉应用关心的是反射光除非使用背光。物

8、体外表的几何形状、光泽及颜色决定了光在物体外表如何反射。机器视觉应用的光源控制的诀窍归结到一点就是如何控制光源反射。如何能够控制好光源的反射，那么获得的图像就可以控制了。因此，在机器视觉应用中，当光源入射到给定物体外表的时候，明白光源最重要的方面就是要控制好光源及其反映。(3)光源可预测当光源入射到物体外表的时候，光源的反映是可以预测的。光源可能被吸收或被反射。光可能被完全吸收黑金属材料，外表难以照亮或者被局部吸收造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，因为理想的想定的效果可以通过控制光源而实现。物体外表：如果光

9、源按照可预测的方式传播，那么又是什么原因使机器视觉的光源设计如此的棘手呢？使机器视觉照明复杂化的是物体外表的变化造成的。如果所有物体外表是一样的，在解决实际应用的时候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，因此需要观察视野中的物体外表，并分析光源入射的反映。(4)控制反射如果反射光可以控制，图像就可以控制了。这点再怎么强度也不为过。因此在涉及机器视觉应用的光源设计时，最重要的原那么就是控制好哪里的光源反射到透镜及反射的程度。机器视觉的光源设计就是对反射的研究。在视觉应用中，当观测一个物体以决定需要什么样的光源的时候，首先需要问自己这样的问题：“我如何才能让物体显现？“我如何才能应

10、用光源使必须的光反射到镜头中以获得物体外表？ 影响反射效果的因素有：光源的位置，物体外表的纹理，物体外表的几何形状及光源的均匀性。(5)光源的位置既然光源按照入射角反射，因此光源的位置对获取高比照度的图像很重要。光源的目标是要到达使感兴趣的特征与其周围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可以决定出光源的位置。(6)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。决定物体是镜面反射还是漫反射的主要因素是物体外表的光滑度。一个漫反射的外表，如一X不光滑的纸X，有着复杂的外表角度，用显微镜观看的时候显得很明亮，这是由于物体外表角度的变化而造成了光源照射到物体外表而被分散开了。而一

11、X光滑的的纸X有光滑的外表而减小了物体外表的角度。光源照射到光源的外表并按照入射角反射。(7)外表形状一个球形外表反射光源的方式与平面物体不近一样。物体外表的形状越复杂，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，光源需要在不同的角度照射。从不同角度照射可以减小光影。(8)光源均匀性不均匀的光会造成不均匀的反射。均匀关系到三个方面。第一，对于视野，在摄像头视野范围局部应该是均匀的。简单的说，图像中暗的区域就是缺少反射光，而亮点就是此处反射太强了。不均匀的光会使视野范围内局部区域的光比其他区域多。从而造成物体外表反射不均匀假设物体外表的对光的反射是一样的。均匀的光源会补偿物体外表的角度

12、变化，即使物体外表的几何形状不同，光源在各局部的反射也是均匀的。(9)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。光源会使那些感兴趣的并需要机器视觉分析的区域更加突出。通过选择光源技术，应该关心物体使如何被照明及光源是如何反射及散射的。六、如何选择光源1、 背光测量系统的最正确选择2、 亮场最直接的照明3、暗场适合光滑外表的照明4、构造光法最简便的三维测量5、彩色的考虑三原色。光的三原色：红、绿、蓝；色彩三原色：青、紫、黄世界上所有颜色都是由三原色按不同比例组合而成三原色的色光叠加为白光。如：日光三原色的色彩叠加为黑色红、绿、蓝三色为互补色。光照在物体上，物体只反射与自身颜色一样的色光；不同色光照在互补色物体上完全不反光。如：红光照红色物体，黑白相机成象物体为白色；红光照绿色物体，黑白相机成象物体为黑色本文来自CSDN博客，请标明出处：. 优选-