機器視覺光源基礎你了解多少

2022-08-16 15:29:10 精質視覺

　　完整的視覺檢測系統主要包括圖像采集部分和圖像分析部分，圖像采集部分主要包括工業攝像機、工業鏡頭和機器視覺光源。今天我們主要介紹機器視覺光源的相關基礎知識和選型技巧。首先，我們需要了解機器視覺中的光源是做什么的：

　　1、照亮目標，增加亮度;

　　2.為了形成有利于圖像處理的成像效果，降低了系統的復雜度和圖像處理算法的要求。克服了環境光的干擾，保證了圖像的穩定性，提高了系統的精度和效率;

　　通過恰當的光源照明設計，可以使圖像中的目標管理信息與背景信息技術得到最佳分離，這樣我們不僅能夠大大降低圖像數據處理的算法難度，同時不斷提高服務系統的精度和可靠性，但非常遺憾，目前我國沒有形成一個國家通用的機器視覺照明控制系統，可以有效應對方式不同的檢測工作要求，因此本文針對每個特定的案例，都需要根據設計適應的照明裝置，以達到最佳教學效果，而不合適的照明，則會引起很多相關問題，機器視覺光源如此重要，卻往往被很多人忽視。

　　視覺檢測系統中機器視覺光源的選擇與依據

　　目前，機器視覺光源主要是發光二極管(發光二極管) ，因其形狀自由度高、使用壽命長、響應速度快、單色性好、色彩多樣、綜合性價比高等特點在業界廣泛應用:

　　一、形狀自由度

　　一個LED光源是很多單個LED的組合，所以可以做成比其他光源更多的形狀，更容易根據用戶的情況設計光源的形狀和大小。

　　二、使用壽命長

　　為了使圖像進行處理數據單元可以得到一個精確的，重復性好的測量研究結果，照明管理系統設計必須同時保證企業相當長的時間內學生能夠發展提供社會穩定的圖像信息輸入。LED光源在連續工作10,000到30,000小時后，亮度衰減，但遠比其他型式的光源效果好。此外，用控制技術系統使其間斷工作，可抑制發光管發熱，壽命也將延長一倍。

　　三、響應速度快

　　LED發光管的響應時間非常短，響應時間的真正含義是確保根據需要在多個光源之間或光源的不同區域之間進行工作切換，當使用專用控制器為LED光源供電時，達到最大照度的時間小于10s

　　四、顏色多樣

　　除了光源的形狀，獲得穩定的圖像輸入的另一個方面是選擇光源的顏色。即使是同樣形狀的光源，由于圖像顏色的不同也會有很大的不同。事實上，如何利用光源顏色的技術特性，獲得最佳的對比度圖像效果一直是光源發展的主要方向。

　　五、綜合性運營成本低

　　如果選擇價格低、性能沒有保證的產品，前期投入的節省很快就會被日常的維護和維修費用抵消。其他光源不僅耗電量是LED光源的2-10倍，而且幾乎每個月都要更換，浪費了維修工程師大量寶貴的時間。而且投入使用的光源越多，更換設備和人工的成本就越大。所以從長遠來看選擇長壽命的LED光源是非常經濟的。

　　機器視覺照明技術發展基礎理論知識：

　　1)照射方式

　　選擇不同的光源，控制和調整入射到物體上的光的方向是機器視覺系統設計中最基本的參數，這取決于光源的類型和光源相對于物體的位置。通常有兩種基本方式：直接光和漫射光，所有其他方式都是從這兩種方式延伸出來的。

　　直射光: 入射光基本上來自一個方向，拍攝角度小，可投射物體陰影;

　　漫射光:入射光來自多個方向，甚至是各個方向，并且不會投下明顯的陰影。

　　2)反射方式

　　物體進行反射光線有兩種方式不同的反射功能特性：直反射和漫反射

　　直接反射:光的反射角等于入射角. 有時直接反射非常有用，有時它可以產生非常強的眩光。在大多數情況下應避免鏡面反射。

　　漫射: 照射物體的光向各個方向擴散。在大多數情況下，漫散光發生在一個角度范圍內，并取決于入射光的角度。

　　3)顏色

　　光譜中很大的一部分通過電磁以及波譜是人眼可見的，在這個工作波長一定范圍內的電磁環境輻射技術被稱作一種可見光，范圍在400nm至760nm之間(有的人認為可以觀測到380nm-780nm)，即從一個紫色380nm到紅色780nm。

　　色環就是在可見光光譜中的色彩方面進行分析排序，形成一個紅色連接到另一端的紫色，機器學習視覺種應用到色環通常主要包括6種不同的顏色，分為以下兩大類：暖色和冷色，暖色由紅色調構成，冷色來自于藍色調，通常用方法相反色溫的光線照射，圖像數據可以通過達到最高級別的對比度，相同色溫的光線照射，可以得到有效濾除，因此需要靈活合理利用相關色溫特性，對我們自己選擇作為光源很有可能幫助。

　　4)明視場和暗視場

　　亮視場是最常用的照明方案，其由直接的前光照明形成，而暗視場主要由低角度或背光照明形成，并且針對不同的物品檢測要求選擇不同類型的照明。通常，暗視場使背景顯得暗而物體顯得明亮。

　　5)光源分類

　　目前，主要有以下集中分類:

　　a)顏色

　　常用的光源集中在可見光范圍，主要有白光(復合光)、紅、藍、綠。此外，紅外光也很受歡迎，而紫外光由于各種原因很少使用。

　　b)外形

　　各廠家會根據企業不同光源外形特性可以進行垃圾分類，也是我國目前的主流產品分類，比如一個環形光源、環形低角度分析光源、條形光源、圓頂光源(碗光源/穹頂光源)、面光源等;

　　c)工作原理/特性

　　分類了不同的應用模式或原理，主要有有無陰影光源、同軸光源、點光源、線光源、背光源、組合光源和結構光源