為什么光源在機(jī)器視覺應(yīng)用中非常重要？

機(jī)器視覺系統(tǒng)是通過分析來自物品的反射光線而非物品本身來生成圖像的。因此，至關(guān)重要的是，了解光線是如何從我們正在檢測(cè)的生產(chǎn)元件上反射出去的。要了解這一點(diǎn)，我們必須知道物品的生產(chǎn)材料、尺寸、形狀和表面處理。

另外，即使我們使用單色檢測(cè)系統(tǒng)（紅色元件與粉色元件的光線反射方式不同），物品的顏色也非常重要。所有這些特點(diǎn)都會(huì)影響光線是如何被反射的，并且可能會(huì)給高品質(zhì)圖像的創(chuàng)建帶來挑戰(zhàn)。尋找適當(dāng)?shù)墓庠从兄谔幚砜此茝?fù)雜的應(yīng)用，并極大地簡(jiǎn)化應(yīng)用。

同時(shí)，光源還可能影響計(jì)算機(jī)分析生成可行圖像的難易程度。高品質(zhì)圖像源于適當(dāng)?shù)慕咕嗪驼彰鳌?duì)比度差和照明不均勻的圖像需要成像計(jì)算機(jī)花費(fèi)更多的精力，最終會(huì)增加處理時(shí)間，并可能增加錯(cuò)誤圖像分析的次數(shù)。

一般來說，對(duì)比度高的圖像最容易處理。請(qǐng)考慮上面顯示的圖像（圖1）。良好的圖像處理系統(tǒng)能夠識(shí)別兩個(gè)圖像中的“+”符號(hào)，但識(shí)別上面的圖像的可重復(fù)性將降低，這是因?yàn)橄啾认旅娴膱D像，這個(gè)圖像的對(duì)比度更低。如果適當(dāng)控制照明，機(jī)器視覺系統(tǒng)將可以輕松處理圖像，并提供高度的可靠性/可重復(fù)性。

由于圖像是在光線從物品上反射回來時(shí)創(chuàng)建的，照射到物品并反射到相機(jī)的光線被視為明亮的光線。如果光線從相機(jī)上反射回來（或者被物品吸收），該物品將被視為暗物品。機(jī)器視覺系統(tǒng)通常專注于亮區(qū)域與暗區(qū)域之間的差異，以得出邊線、質(zhì)地或標(biāo)識(shí)的相關(guān)結(jié)論， 這些都是檢驗(yàn)操作的重要參數(shù)。

光源類型

所采用光線的波長(zhǎng)也可能是檢驗(yàn)過程中的一個(gè)重要變量。若采用特殊光線色彩的照明，則更容易區(qū)分對(duì)比性色彩，因?yàn)樗鼈冊(cè)趫D像中將顯得很暗。這種技術(shù)可用于提升瓶蓋上的日期代碼質(zhì)量。

紅外光可用于突出顯示農(nóng)產(chǎn)品上的擦傷，紫外光可使墨水或膠水發(fā)出熒光（請(qǐng)注意，如果采用紅外光或紫外光，則應(yīng)當(dāng)在相機(jī)上使用濾波器，以便可以看到物品的熒光，而不是光線本身）。

照明技術(shù)

選擇適當(dāng)?shù)恼彰骷夹g(shù)將有助于處理特定應(yīng)用的特殊問題。市場(chǎng)上提供許多選項(xiàng)，每個(gè)選項(xiàng)對(duì)于特定的應(yīng)用而言都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。目前共有五種基本技術(shù)可用于為待檢驗(yàn)的元件提供照明：背光照明、直接照明、結(jié)構(gòu)化照明、軸上散射照明和離軸散射照明。

背光照明創(chuàng)造出一個(gè)輪廓，以突出元件的形狀，并允許對(duì)元件進(jìn)行測(cè)量，但其完全掩蓋了所有表面細(xì)節(jié)。其通過生成一 個(gè)圖像（大部分為白底黑色元件圖像），產(chǎn)生最大的對(duì)比度。

檢驗(yàn)應(yīng)用可以采用這種技術(shù)進(jìn)行尺寸測(cè)量，但對(duì)于表面檢驗(yàn)來說，背光照明是沒有用的。這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)挑戰(zhàn)在于夾具難度。任何用于固定待檢驗(yàn)元件的機(jī)械夾具都可能會(huì)遮擋背光光線。請(qǐng)考慮下面的例子。

準(zhǔn)直光是指將光線對(duì)齊，確保始終是平行的，其非常適用于創(chuàng)建高清圖像（圖3）。

漫射光可通過使準(zhǔn)直光照射穿過毛玻璃來產(chǎn)生，其減少了光線強(qiáng)度，提供更柔和、更均勻的照明，避免產(chǎn)生眩光或陰影。

檢驗(yàn)元件時(shí)，另一個(gè)考慮因素是采集元件圖像時(shí)，元件的移動(dòng)速度，還有相機(jī)的曝光時(shí)間。這些因素都將影響光源的選擇。

要簡(jiǎn)化應(yīng)用，我們必須首先明確目標(biāo)，并專注于重要的檢驗(yàn)因素。了解目標(biāo)之后，我們可以專注于選擇光源，確保突出 顯示正在尋找的特征或缺陷，并忽略圖像中不需要的元素。