光源在机器视觉中的核心作用
机器视觉性能不佳最常见的原因是照明不佳。即使是精密复杂的相机和软件也无法弥补光源不足的问题。
良好的机器视觉光源可以让感兴趣的特征对比度最大化,并让其他任何地方的对比度最小化。同时,光源必须保持一致;光源设置应确保部件的正常变化或部件的布置不会影响图像的对比度。
根据零件质地(例如哑光、反光或折射)及其形状,不同的光源选择会改变图像中较亮和较暗的部分。在光线从光滑部分直接反射进相机中时,不当的光源选择可能会导致产生图像眩光。不同位置可能会导致重要区域变得模糊或出现阴影。
良好的机器视觉光源可以让感兴趣的特征对比度最大化,并让其他任何地方的对比度最小化。
一些相机带有可以提供均匀照明的集成光源,这在拍摄哑光对象以及其他用途中起到至关重要的作用。在许多情况下,这类相机都非常方便部署与操作。
其他条件可能需要单独的光源设置,其可以运用不同的照明角度和光源类型进行实验,以获取效果最佳的图像。不存在适用于所有机器视觉应用的最佳光源设置。相反,光源优化取决于特定应用、具体要求以及期望的结果。
机器视觉光源类型
背景光源 - 目标对象后方的平射弥散光源,可形成黑色轮廓,具有极高对比度,并能形成清晰边线。
全/局部明视场光源 – 从上方照射物体可以产生较强的对比度,从而平坦部分可以把光反射到相机中。
暗场光源 - 以较低角度从侧面进行照明(如日落或日出),这类照明有助于凸显边缘、高度变化、纹理及轮廓。背景区域会反射远离相机的光线,且在相机接收来自感兴趣区域特征反射的光线时,看起来较暗。
弥散光源 - 即使是来自多个方向的光源,也可以最大限度地减少从弯曲表面或光亮表面产生的模糊反射。漫反射光也称为阴天光源,其可以是圆顶光、轴向光或平面光。漫反射光有助于打造出均匀的背景,使相机更容易检测出感兴趣的特征。
多色/多光谱光源 - 使用红外线 (IR) 光源有助于在看起来繁杂的图像中发现微小的表面缺陷,在材料中发现差异,同时还可以在不利的视觉环境条件下工作。
滤光片
滤光片可以防止不必要的环境光线进入相机,或增加部件或其他对象的对比度。
- 彩色滤光片仅允许红光、绿光或蓝光通过。取决于待检查的对象,一种颜色可以提供更高的对比度。
- 红外和紫外线滤光片只允许可见光谱外的光线透过,且通常可以显示在可见光环境中无法显示的对比度差异。
- 偏振滤光片可以消除光线反射到相机中产生的眩光。
颜色滤镜可以增强某些有色物体的对比度。
偏振滤镜可以减少眩光。