Die zentrale Rolle der Beleuchtung bei der Bildverarbeitung
Schlechte Beleuchtung ist die häufigste Ursache für schlechte Bildverarbeitungsleistung. Selbst anspruchsvolle Kameras und Software können eine unzureichende Beleuchtung nicht ausgleichen.
Eine gute Beleuchtung für Bildverarbeitung maximiert den Kontrast bei den relevanten Merkmalen und minimiert sie überall sonst. Außerdem muss sie konsistent sein. Die Beleuchtungseinrichtung sollte sicherstellen, dass normale Schwankungen der Teile oder ihrer Anordnung den Kontrast im Bild nicht beeinträchtigen.
Abhängig von der Textur des Teils (z. B. matt, reflektierend oder lichtbrechend) und seiner Form verändern unterschiedliche Beleuchtungsentscheidungen, welche Teile des Bildes heller als andere sind. Eine schlecht gewählte Beleuchtung kann zu Blendeffekten führen, wenn das Licht von einer glatten Fläche direkt in die Kamera reflektiert wird. Eine andere Position könnte einen wichtigen Punkt verdecken oder ihn im Schatten liegen lassen.
Eine gute Beleuchtung für Bildverarbeitung maximiert den Kontrast bei den relevanten Merkmalen und minimiert sie überall sonst.
Einige Kameras sind mit integrierten Lichtern ausgestattet, die für eine gleichmäßige Beleuchtung sorgen, was u. a. bei der Arbeit mit matten Objekten wichtig ist. Sie sind einfach einzusetzen und funktionieren in vielen Situationen gut.
Andere Bedingungen können eine separate Beleuchtungseinrichtung erfordern, bei der mit verschiedenen Beleuchtungswinkeln und -typen experimentiert werden muss, um ein möglichst effektives Bild zu erhalten. Es gibt nicht die eine beste Beleuchtungseinstellung für alle Bildverarbeitungsanwendungen. Stattdessen hängt die Optimierung der Beleuchtung von der Anwendung, den spezifischen Anforderungen und den gewünschten Ergebnissen ab.
Arten von Beleuchtungen für die industrielle Bildverarbeitung
Hintergrundbeleuchtung – Ein flaches, diffuses Licht hinter dem Ziel bildet eine schwarze Silhouette mit maximalem Kontrast und klaren Kanten.
Vollständige/teilweise Hellfeldbeleuchtung – Die Beleuchtung eines Objekts von oben erzeugt einen starken Kontrast, sodass flache Teile in die Kamera reflektiert werden.
Dunkelfeld-Beleuchtung – Licht von der Seite in einem niedrigen Winkel (wie eine auf- oder untergehende Sonne) hilft, Kanten, Höhenunterschiede, Textur und Konturen zu zeigen. Hintergrundbereiche reflektieren das Licht von der Kamera weg und erscheinen dunkel, während die Kamera Licht von den interessierenden Merkmalen empfängt.
Diffuse Beleuchtung – Gleichmäßige Beleuchtung aus mehreren Richtungen minimiert verwirrende Reflexionen von einer gekrümmten oder glänzenden Oberfläche. Diffuses Licht, das auch als Wolkenlicht bezeichnet wird, kann kuppelförmig, axial oder flach sein und trägt dazu bei, einen gleichmäßigen Hintergrund zu schaffen, der das Erkennen interessanter Merkmale erleichtert.
Mehrfarbige/multispektrale Beleuchtung – Die Verwendung von Infrarot (IR)-Beleuchtung kann das Auffinden von kleinen Oberflächenfehlern in visuell stark beanspruchten Bildern, das Erkennen von Materialunterschieden und die Arbeit in Umgebungen mit schwierigen Sichtverhältnissen erleichtern.
Filter
Filter können verhindern, dass unnötiges Umgebungslicht in die Kamera gelangt, oder den Kontrast eines Teils oder eines anderen Objekts erhöhen.
- Farbfilter lassen nur rotes, grünes oder blaues Licht durch. Je nach den zu untersuchenden Objekten kann eine Farbe einen höheren Kontrast bieten.
- IR- und UV-Filter lassen nur Licht außerhalb des sichtbaren Spektrums durch und können oft Kontrastunterschiede zeigen, die im sichtbaren Licht nicht zu erkennen sind.
- Polarisationsfilter können Blendeffekte durch Licht, das in die Kamera reflektiert wird, verhindern.
Farbfilter können den Kontrast für bestimmte farbige Objekte verstärken.
Polarisationsfilter können Blendeffekte reduzieren.