Il ruolo centrale dell’illuminazione nella visione artificiale
La scarsa illuminazione è la causa più comune di prestazioni scadenti della visione artificiale. Neppure le telecamere e il software più sofisticato possono compensare un’illuminazione inadeguata.
La buona illuminazione per la visione artificiale massimizza il contrasto sulle caratteristiche di interesse e lo minimizza altrove. Inoltre deve essere uniforme; la configurazione dell’illuminazione deve fare in modo che le normali differenze delle parti o il loro orientamento non influiscano sul contrasto dell’immagine.
A seconda della texture della parte (opaca, riflettente o rifrangente) e della sua forma, le diverse scelte di illuminazione modificheranno le porzioni dell'immagine che risulteranno più luminose di altre. Un’illuminazione inadeguata può creare abbagliamento, quando la luce si riflette su una parte liscia direttamente sulla telecamera. Una posizione diversa potrebbe occludere un punto importante o lasciarlo in ombra.
La buona illuminazione per la visione artificiale massimizza il contrasto sulle caratteristiche di interesse e lo minimizza altrove.
Alcune telecamere sono dotate di luci integrate, che forniscono un'illuminazione uniforme, importante quando, tra gli altri impieghi, si lavora con oggetti opachi. Sono facili da utilizzare e funzionano bene in molte situazioni.
Altre condizioni possono richiedere una configurazione separata dell’illuminazione, che può comportare la sperimentazione con diversi angoli e tipi di illuminazione per ottenere l’immagine più efficace. Non esiste una configurazione di illuminazione ottimale per tutte le applicazioni di visione artificiale. L’ottimizzazione dell’illuminazione dipende invece dall’applicazione, dai requisiti specifici e dai risultati desiderati.
Tipi di sistemi di illuminazione per la visione artificiale
Retroilluminazione: una luce piatta e diffusa dietro il target forma una silhouette nera con il massimo contrasto e bordi chiari.
Illuminazione in campo luminoso totale/parziale – L’illuminazione di un oggetto dall’alto crea un forte contrasto in modo che le parti piatte si riflettano nella telecamera.
Illuminazione in campo scuro – Una luce laterale a bassa angolazione (come quella del sole che sorge o tramonta) aiuta a mostrare i bordi, le variazioni di altezza, la texture e i contorni. Le aree di sfondo riflettono la luce lontano dalla telecamera e appaiono scure, mentre la telecamera riceve luce dalle caratteristiche di interesse.
Illuminazione diffusa: un’illuminazione uniforme proveniente da più direzioni riduce al minimo i riflessi confusi di una superficie curva o lucida. Chiamate anche luci da giornata nuvolosa, le luci diffuse possono essere a cupola, assiali o piatte e contribuiscono a creare uno sfondo uniforme, facilitando l'individuazione degli elementi di interesse.
Illuminazione multicolore/multispettrale - L’uso dell’illuminazione a infrarossi (IR) può facilitare l’individuazione di piccoli difetti superficiali all’interno di immagini visivamente complesse, l’individuazione di differenze nei materiali e il lavoro in ambienti caratterizzati da condizioni visive problematiche.
Filtri
I filtri possono impedire alla luce ambientale non necessaria di entrare nella telecamera o aumentare il contrasto di un pezzo o di un altro oggetto.
- I filtri colore lasciano passare solo la luce rossa, verde o blu. A seconda degli oggetti esaminati, un colore può fornire un contrasto maggiore.
- I filtri IR e UV lasciano passare solo la luce al di fuori dello spettro visibile e spesso possono mostrare differenze di contrasto che non si manifestano alla luce visibile.
- I filtri di polarizzazione possono eliminare l’abbagliamento dalla luce riflessa in una telecamera.
I filtri a colori possono aumentare il contrasto per alcuni oggetti colorati.
I filtri di polarizzazione possono ridurre l’abbagliamento.