機(jī)器視覺中光源選型的基本要素

在機(jī)器視覺中，獲得一張高質(zhì)量的可處理圖像至關(guān)重要。機(jī)器視覺系統(tǒng)之所以成功，首先要保證圖像質(zhì)量好，特征明顯。反之，如果圖像質(zhì)量不好，特征不明顯，會(huì)使機(jī)器視覺系統(tǒng)變得不可靠或魯棒性不高，甚至導(dǎo)致項(xiàng)目失敗。因此，光源選擇技能是必須的，下面為大家介紹光源選型的基本要素：

1. 光源顏色
良好的光源顏色選擇可以使需要被觀察的特征與需要被忽略的圖像特征之間產(chǎn)生最大的對(duì)比度，即，特征與其周圍的區(qū)域之間有足夠的灰度量區(qū)別，從而易于特征的區(qū)分。為了最大程度區(qū)分被觀察物和背景，通常選擇互補(bǔ)色光源，例如，當(dāng)被觀察物為綠色時(shí)，選擇紅色光源背景能提高對(duì)比度。

當(dāng)被觀察物中混雜一些我們不希望看到的雜質(zhì)時(shí)，通常選擇與雜志顏色相同的背景光源顏色，這樣可以在視覺效果上濾除雜質(zhì)干擾。

檢測(cè)微小塵粒時(shí)，紫外光是一個(gè)良好選擇。例如在晶片塵粒檢測(cè)時(shí)，通常用到紫外光。

2. 照明方式
良好的照明方式應(yīng)該保證需要檢測(cè)的特征突出于其他背景。照明方式有很多中，例如前向照明、背向照明、同軸光照明等，根據(jù)不同的應(yīng)用背景，不同的照明方式直接與項(xiàng)目成敗相關(guān)。
當(dāng)需要突出物體輪廓時(shí)，通常采用背向照明，即被觀察物位于光源和高速相機(jī)之間。

多種方式的前向照明
此外，在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，靈活使用定制的照明方式也很重要。例如，為了節(jié)省光源和高速相機(jī)的擺放空間同時(shí)又達(dá)到光源從一定角度照射的效果，可使用反射鏡，科天健自主研發(fā)的焊縫跟蹤系統(tǒng)將高速相機(jī)和激光線發(fā)射器固定在一個(gè)小盒子內(nèi)，通過一個(gè)反射鏡改變激光線方向，使激光線和高速相機(jī)光軸方向呈大角度，以便針對(duì)焊縫進(jìn)行激光三角測(cè)量。

焊縫跟蹤照明系統(tǒng)
3. 其他要素
光源的亮度、魯棒性也是光源選型中不可忽略的要素。
亮度：當(dāng)選擇兩種光源的時(shí)候，最佳的選擇是選擇更亮的那個(gè)。當(dāng)光源不夠亮?xí)r，可能有三種不好的情況會(huì)出現(xiàn)。第一，高速相機(jī)的信噪比不夠；由于光源的亮度不夠，圖像的對(duì)比度必然不夠，在圖像上出現(xiàn)噪聲的可能性也隨即增大。其次，光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了景深。另外，當(dāng)光源的亮度不夠的時(shí)候，自然光等隨機(jī)光對(duì)系統(tǒng)的影響會(huì)最大。
魯棒性：是指光源是否對(duì)部件的位置敏感度最小。當(dāng)光源放置在攝像頭視野的不同區(qū)域或不同角度時(shí)，結(jié)果圖像應(yīng)該不會(huì)隨之變化。方向性很強(qiáng)的光源，增大了對(duì)高亮區(qū)域的鏡面反射發(fā)生的可能性，這不利于后面的特征提取。
好的光源需要能夠使你需要尋找的特征非常明顯，除了是高速相機(jī)能夠拍攝到部件外，好的光源應(yīng)該能夠產(chǎn)生最大的對(duì)比度、亮度足夠且對(duì)部件的位置變化不敏感。光源選擇好了，剩下來的工作就容易多了。當(dāng)然，具體的光源選型方法還在于試驗(yàn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。