机器视觉中照明的目的是被测物的重要特征显现,而抑制不需要的特征。
可以了照明的光谱成分以及照明的方向性来增强被测物的必要特征。
光源位于摄像机同一侧叫做正面光,光源与相机位于被测物不同侧叫做背光;如果光源与被测物成一定角度使得绝大部分光反射到相机称作明场照明;如果光源位置使得大部分光没有反射到相机称作暗场照明。直接暗场正面照明通常由LED小角度环形光构成,这样可突出被测物的缺口、划痕、纹理等。
平行明场背光照明,对于透视镜头,平行光会汇聚为一点,因此平行背光照明需要与远心镜头配合使用,而且照明与镜头位置需要仔细调整,这种照明会使被测物轮廓非常尖锐,由于使用远心镜头,图像也没有透视变形,适用于测量任务。
色温
一个黑色的物体在不同的温度下会发出不同颜色的光,物体也会变成不同颜色;就像一块铁被不断加热,铁会先变成红色,然后变成黄色,最后变成白色。
色温的单位是“K”(开尔文),零下273.15摄氏度被我们成为绝对零度,这就是0K;然后温度每上升1摄氏度,也就是上升1K。说简单点就是0摄氏度为273.15K,100摄氏度为373.15K。从色温上来说红色的色温是最低的,然后逐渐增加的是橙色、黄色、白色,色温最高的是蓝色。
通过相机的“白平衡”功能,来控制光纤的色温。
白平衡
如果我们把一张白纸放在不同光线会出现不同的色调,比如:太阳光下更白、白炽灯下偏灰、黄昏时分偏黄,但是我们的眼睛任然能识别这张白纸是白色的,因为人的眼睛非常强大。但是相机就不行,相机只会客观的记录环境的色彩,比如把白纸放在蜡烛光线下,相机拍摄出来的画面就会偏黄。而相机的白平衡,就是为了让实际环境中白色的物体在你拍摄时呈现出“真正”的白色。
同轴光源
光源通过漫射板发散打到半透半反射分光片上,该分光片将光反射到物体上,再由物体反射到镜头中。由于物体反射后的光与相机处于同一个轴线上,因此,此种方式的光源被称之为同轴光。
提供了比传统光源更均匀的照明,因此提高了机器视觉的准确性和重现性。同轴灯主要用于检测反光程度很厉害的平面物体,比如玻璃
同轴光源能够凸显物体表面不平整,克服表面反光造成的干扰,主要用于检测物体平整光滑表面的碰伤、划伤、裂纹和异物。
需要物体表面平整,同轴光不能离物体太近,否则会因为其发光面的漏光而导致光面不是漫射的均匀光。
环形光源
高角度环形光源:我们一般将光束与水平面的夹角大于45(含)的光源定义为高角度环形光源,因为其角度比较大,所以一般来讲其工作距离也比较高,所以称其为高角度光源。其最大的角度为90度。一般来讲,没有灯珠朝环外照射的环形光源。
低角度环形光源:一般定义为光束与水平夹角45度以下的光源。这种光源一般工作距离很低,所以称其为低角度光源。
0度环形光源:即当光束与水平面平行时,即夹角变为0度。
环形光源提供不同的角度照射,能突出物体的三维信息有效解决对角照射阴影问题。