千里之行，始于足下。第2頁(yè)/共2頁(yè)精品文檔推薦機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)——光源篇機(jī)器視覺(jué)——光源篇收藏

一、為啥要使用光源

?目的

將被測(cè)物體與背景盡可能明顯分不，獲得高品質(zhì)、高對(duì)照度的圖像?地位

機(jī)器視覺(jué)三大技術(shù)（采像技術(shù)，處理技術(shù)，運(yùn)動(dòng)操縱技術(shù)）之一?重要性

直截了當(dāng)妨礙系統(tǒng)的成敗，處理精度和速度

二、光源的種類

?理想的光源應(yīng)該是璀璨，均勻，穩(wěn)定的

?視覺(jué)系統(tǒng)使用的光源要緊有三種

高頻熒光燈

光纖鹵素?zé)?/p>

LED（發(fā)光二極管）照明

?高頻熒光燈

使用壽命約1500－3000小時(shí)

優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)散性好、適合大面積均勻照耀

缺點(diǎn)：響應(yīng)速度慢，亮度較暗

?光纖鹵素?zé)?/p>

使用壽命約1000小時(shí)

優(yōu)點(diǎn)：亮度高

缺點(diǎn)：響應(yīng)速度慢，幾乎沒(méi)有光亮度和群溫的變化

?LED燈

使用壽命約10000－30000小時(shí)

能夠使用多個(gè)LED達(dá)到高亮度，并且可組合別同的形狀

響應(yīng)速度快，波長(zhǎng)能夠依照用途挑選

三、LED光源的優(yōu)勢(shì)

?可制成各種形狀、尺寸及各種照耀角度；

?可依照需要制成各種顏群，并能夠隨時(shí)調(diào)節(jié)亮度；

?經(jīng)過(guò)散熱裝置，散熱效果更好，光亮度更穩(wěn)定；

?使用壽命長(zhǎng)（約3萬(wàn)小時(shí)，間斷使用壽命更長(zhǎng)）；

?反應(yīng)快捷，可在10微秒或更短的時(shí)刻內(nèi)達(dá)到最大亮度；

?電源帶有外觸發(fā)，能夠經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)操縱，起動(dòng)速度快，能夠用作頻閃燈；?運(yùn)行成本低、壽命長(zhǎng)的LED，會(huì)在綜合成本和性能方面體現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)；?可依照客戶的需要，舉行特別設(shè)計(jì)。

四、LED光源的顏群

?要緊顏XXX

紅XXX

藍(lán)群

綠XXX

白群

?其他顏群

橙群

紅外

紫外

五、照明技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

1、照耀光的種類

(1)直射光

要緊來(lái)自于一具方向的光，能夠在亮群和暗XXX陰影之間產(chǎn)生相對(duì)高的對(duì)照度圖像。

(2)漫射光（擴(kuò)散光）

各種角度的光源混合在一起的光。日常的日子用光幾乎基本上擴(kuò)散光。

(3)偏振光

在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，光矢量只沿某一具固定方向振動(dòng)的光。通常是利用偏光板（片）來(lái)防止特定方向的反射。

(4)平行光

照耀角度一致的光。太陽(yáng)光算是平行光。發(fā)光角度越窄的LED直射光越接X(jué)XX行光。

對(duì)照度：對(duì)照度對(duì)機(jī)器視覺(jué)來(lái)講很重要。機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的照明的最重要的任務(wù)算是使需要被觀看的特征與需要被忽略的圖像特征之間產(chǎn)生最大的對(duì)照度，從而易于特征的區(qū)分。對(duì)照度定義為在特征與其身邊的區(qū)域之間有腳夠的灰度量區(qū)不。好的照明應(yīng)該可以保證需要檢測(cè)的特征突出于其他背景。

2、六種照明技術(shù)

通用照明，背光，同軸（共軸），延續(xù)漫反射，暗域及結(jié)構(gòu)光。(1)普通目的的照明

通用照明普通采納環(huán)狀或點(diǎn)狀照明。環(huán)燈是一種常用的通用照明方式，其非常容易安裝在鏡額頭，可給漫反射表面提供腳夠的照明。

(2)背光照明：

背光照明是將光源放置在相關(guān)于攝像頭的物體的背面。這種照明方式與不的照明方式有非常大別同因?yàn)閳D像分析的別是發(fā)水光而是入射光。背光照明產(chǎn)生了非常強(qiáng)的對(duì)照度。應(yīng)用背光技術(shù)時(shí)候，物體表面特征也許會(huì)丟失。例如，能夠應(yīng)用背光技術(shù)測(cè)量硬幣的直徑，然而卻無(wú)法推斷硬幣的正反面。

(3)同軸照明：

同軸照明是與攝像頭的軸向有相同的方向的光照耀到物體的表面。同軸照明使用一種特別的半反射鏡面反射光源到攝像頭的透鏡軸方向。半反射鏡面只讓從物體表面反射垂直于透鏡的光源經(jīng)過(guò)。同軸照明技術(shù)關(guān)于實(shí)現(xiàn)扁平物體且有鏡面特征的表面的均勻照明非常實(shí)用。此外此技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)使表面角度變化部分高亮，因?yàn)閯e垂直于攝像頭鏡頭的表面反射的光不可能進(jìn)入鏡頭，從而造成表面較暗。延續(xù)漫反射照明：延續(xù)漫反射照明應(yīng)用于物體表面的反射性或者表面有復(fù)雜的角度。延續(xù)漫反射照明應(yīng)用半球形的均勻照明，以減小影子及鏡面反射。這種照明方式關(guān)于徹底組裝的電路板照明很實(shí)用。這種光源能夠達(dá)到170立體角范圍的均勻照明。

(4)暗域照明：

暗域照明是相關(guān)于物體表面提供低角度照明。使用相機(jī)拍攝鏡子使其在其視野內(nèi)，假如在視野內(nèi)能看見(jiàn)光源就以為使亮域照明，相反的在視野中看別到光源算是暗域照明。所以光源是亮域照明依然暗域照明與光源的位置有關(guān)。典型的，暗域照明應(yīng)用于對(duì)表面部分有突起的部分的照明或表面紋理變化的照明。

(5)結(jié)構(gòu)光：結(jié)構(gòu)光是一種投影在物體表面的有一定幾何形狀的光（如線形、圓形、正方形）。典型的結(jié)構(gòu)光涉及激光或光纖。結(jié)構(gòu)光能夠用來(lái)測(cè)量相機(jī)到光源的距離。多軸照明：在許多應(yīng)用中，為了使視野下別同的特征表現(xiàn)別同的對(duì)照度，需要多重照明技術(shù)。

3、挑選光源應(yīng)思考的系統(tǒng)特性

(1)亮度

當(dāng)挑選兩種光源的時(shí)候，最佳的挑選是挑選更亮的這個(gè)。當(dāng)光源別夠亮?xí)r，也許有三種不行的事情會(huì)浮現(xiàn)。第一，相機(jī)的信噪比別夠；由于光源的亮度別夠，圖像的對(duì)照度必定別夠，在圖像上浮現(xiàn)噪聲的也許性也隨即增大。其次，光源的亮度別夠，必定要加大光圈，從而減小了景深。另外，當(dāng)光源的亮度別夠的時(shí)候，自然光等隨機(jī)光對(duì)系統(tǒng)的妨礙會(huì)最大。

(2)魯棒性

測(cè)試好光源的辦法是看光源是否對(duì)部件的位置敏感度最小。當(dāng)光源放置在攝像頭視野的別同區(qū)域或別同角度時(shí)，結(jié)果圖像應(yīng)該不可能隨之變化。方向性非常強(qiáng)的光源，增大了對(duì)高亮區(qū)域的鏡面反射發(fā)生的也許性，這別利于后面的特征提取。在非常多事情下，好的光源需要在實(shí)際工作中與其在實(shí)驗(yàn)室中的有相同的效果。好的光源需要可以使你需要尋覓的特征很明顯，除了是攝像頭可以拍攝到部件外，好的光源應(yīng)該可以產(chǎn)生最大的對(duì)照度、亮度腳夠且對(duì)部件的位置變化別敏感。光源挑選好了，剩下來(lái)的工作就容易多了！機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用關(guān)懷的是反射光（除非使用背光）。物體表面的幾何形狀、光澤及顏群決定了光在物體表面怎么反射。機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的光源操縱的訣竅歸結(jié)到一點(diǎn)算是怎么操縱光源反射。怎么可以操縱好光源的反射，這么獲得的圖像就能夠操縱了。所以，在機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用中，當(dāng)光源入射到給定物體表面的時(shí)候，理解光源最重要的方面算是要操縱好光源及其反映。

(3)光源可預(yù)測(cè)

當(dāng)光源入射到物體表面的時(shí)候，光源的反映是能夠預(yù)測(cè)的。光源也許被汲取或被反射。光也許被徹底汲?。ê诮饘俨牧?，表面難以照亮）或者被部分汲?。ㄔ斐闪祟伻旱淖兓傲炼鹊膭e同）。別被汲取的光就會(huì)被反射，入射光的角度等于反射光的角度，那個(gè)科學(xué)的定律大大簡(jiǎn)化了機(jī)器視覺(jué)光源，因?yàn)槔硐氲南攵ǖ男Ч軌蚪?jīng)過(guò)操縱光源而實(shí)現(xiàn)。

物體表面：假如光源按照可預(yù)測(cè)的方式傳播，這么又是啥緣故使機(jī)器視覺(jué)的光源設(shè)計(jì)這樣的棘手呢？使機(jī)器視覺(jué)照明復(fù)雜化的是物體表面的變化造成的。假如所有物體表面是相同的，在解決實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候就沒(méi)有必要采納別同的光源技術(shù)了。但由于物體表面的別同，所以需要觀看視野中的物體表面，并分析光源入射的反映。

(4)操縱反射

假如反射光能夠操縱，圖像就能夠操縱了。這點(diǎn)再如何強(qiáng)度也別為過(guò)。所以在涉及機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的光源設(shè)計(jì)時(shí)，最重要的原則算是操縱好哪里的光源反射到透鏡及反射的程度。機(jī)器視覺(jué)的光源設(shè)計(jì)算是對(duì)反射的研究。在視覺(jué)應(yīng)用中，當(dāng)觀測(cè)一具物體以決定需要啥樣的光源的時(shí)候，首先需要咨詢自個(gè)兒如此的咨詢題：“我怎么才干讓物體顯現(xiàn)？”“我怎么才干應(yīng)用光源使必須的光反射到鏡頭中以獲得物體外表？”妨礙反射效果的因素有：光源的位置，物體表面的紋理，物體表面的幾何形狀及光源的均勻性。

(5)光源的位置

既然光源按照入射角反射，所以光源的位置對(duì)獵取高對(duì)照度的圖像非常重要。光源的目標(biāo)是要達(dá)到使感興趣的特征與其身邊的背景對(duì)光源的反射別同。預(yù)測(cè)光源怎么在物體表面反射就能夠決定出光源的位置。

(6)表面紋理

物體表面也許高度反射（鏡面反射）或者高度漫反射。決定物體是鏡面反射依然漫反射的要緊因素是物體表面的光滑度。一具漫反射的表面，如一張別光滑的紙張，有著復(fù)雜的表面角度，用顯微鏡觀察的時(shí)候顯得非常璀璨，這是由于物體表面角度的變化而造成了光源照耀到物體表面而被分散開(kāi)了。而一張光滑的的紙張有光滑的表面而減小了物體表面的角度。光源照耀到光源的表面并按照入射角反射。

(7)表面形狀

一具球形表面反射光源的方式與平面物體別近相同。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。對(duì)應(yīng)一具拋光的鏡面表面，光源需要在別同的角度照耀。從別同角度照耀能夠減小光影。

(8)光源均勻性

別均勻的光會(huì)造成別均勻的反射。均勻關(guān)系到三個(gè)方面。

第一，關(guān)于視野，在攝像頭視野范圍部分應(yīng)該是均勻的。簡(jiǎn)單的講，圖像中暗的區(qū)域算是缺

少反射光，而亮點(diǎn)算是此處反射太強(qiáng)了。別均勻的光會(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別均勻（假設(shè)物體表面的對(duì)光的反射是相同的）。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別同，光源在各部分的反射也是均勻的。

(9)光源技術(shù)的應(yīng)用：光源技術(shù)是設(shè)計(jì)光源的幾何及位置以使圖像有對(duì)照度。光源會(huì)使那些感興趣的并需要機(jī)器視覺(jué)分析的區(qū)域更加突出。經(jīng)過(guò)挑選光源技術(shù)，應(yīng)該關(guān)懷物體使怎么被照明及光源是怎么反射及散射的。

六、怎么挑選光源

1、背光——測(cè)量系統(tǒng)的最佳挑選

2、亮場(chǎng)——最直截了當(dāng)?shù)恼彰?/p>

3、暗場(chǎng)——適合光滑表面的照明

4、結(jié)構(gòu)光法——最簡(jiǎn)便的三維測(cè)量

5、彩群的思考——三原群。

光的三原群：紅、綠、藍(lán)；群彩三原群：青、紫、黃

?世界上所有顏XXX基本上由三原群按別同比例組合而成

?三原群的XXX