物体表面:如果光源按照可预测的方式传播,那么又是什么原因使机器视觉的光源设计如此的棘手呢?使机器视觉照明复杂化的是物体表面的变化造成的。如果所有物体表面是相同的,在解决实际应用的时候就没有必要采用不同的光源技术了。但由于物体表面的不同,因此需要观察视野中的物体表面,并分析光源入射的反映。 字串4
控制反射:本文前面提到了,如果反射光可以控制,图像就可以控制了。这点再怎么强度也不为过。因此在涉及机器视觉应用的光源设计时,最重要的原则就是控制好哪里的光源反射到透镜及反射的程度。机器视觉的光源设计就是对反射的研究。在视觉应用中,当观测一个物体以决定需要什么样的光源的时候,首先需要问自己这样的问题:“我如何才能让物体显现?”“我如何才能应用光源使必须的光反射到镜头中以获得物体外表?”
影响反射效果的因素有:光源的位置,物体表面的纹理,物体表面的几何形状及光源的均匀性。
光源的位置:既然光源按照入射角反射,因此光源的位置对获取高对比度的图像很重要。光源的目标是要达到使感兴趣的特征与其周围的背景对光源的反射不同。预测光源如何在物体表面反射就可以决定出光源的位置。 字串4
表面纹理:物体表面可能高度反射(镜面反射)或者高度漫反射。决定物体是镜面反射还是漫反射的主要因素是物体表面的光滑度。一个漫反射的表面,如一张不光滑的纸张,有着复杂的表面角度,用显微镜观看的时候显得很明亮,这是由于物体表面角度的变化而造成了光源照射到物体表面而被分散开了。而一张光滑的的纸张有光滑的表面而减小了物体表面的角度。光源照射到光源的表面并按照入射角反射。 字串8
表面形状:一个球形表面反射光源的方式与平面物体不近相同。物体表面的形状越复杂,其表面的光源变化也随之而复杂。对应一个抛光的镜面表面,光源需要在不同的角度照射。从不同角度照射可以减小光影。 字串3
光源均匀性:不均匀的光会造成不均匀的反射。均匀关系到三个方面。第一,对于视野,在摄像头视野范围部分应该是均匀的。简单的说,图像中暗的区域就是缺少反射光,而亮点就是此处反射太强了。不均匀的光会使视野范围内部分区域的光比其他区域多。从而造成物体表面反射不均匀(假设物体表面的对光的反射是相同的)。
均匀的光源会补偿物体表面的角度变化,即使物体表面的几何形状不同,光源在各部分的反射也是均匀的。
光源技术的应用:光源技术是设计光源的几何及位置以使图像有对比度。光源会使那些感兴趣的并需要机器视觉分析的区域更加突出。通过选择光源技术,应该关心物体使如何被照明及光源是如何反射及散射的。下面是六种照明技术:通用照明,背光,同轴(共轴),连续漫反射,暗域及结构光。