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实验室资讯网时间:2018-01-09 点击: 百度搜索

【导读】机器视觉光源的作用 机器视觉光源是机器视觉系统中不可或缺的一部分,它的选择直接影响输入数据的质量和应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备,所以针对每个特定的应用实例,要......
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机器视觉光源的作用
      机器视觉光源是机器视觉系统中不可或缺的一部分,它的选择直接影响输入数据的质量和应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备,所以针对每个特定的应用实例,要选择相应的照明装置,以达到最理想的应用效果。
      照明系统是机器视觉系统最为关键的部分之一,直接关系到系统的成败。好的打光设计能够使我们得到一幅好的图象,从而改善整个系统的分辨率,简化软件的运算,而不适合的照明,则会引起很多的问题。
1、照亮目标,提高亮度
2、用作测量的工具或参照物
3、克服环境光干扰,保证图象稳定性;
4、 形成有利于图象处理的效果;

机器视觉光源的选择
1、物体表面:如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。
2、控制反射:如果反射光可以控制,图像就可以控制。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,首先要弄清楚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?
3、光源可预测: 当光源入射到物体表面的时候,光源的反映是可以预测的。光源可能被吸收或被反射。光可能被完全吸收(黑金属材料,表面难以照亮)或者被部分吸收(造成了颜色的变化及亮度的不同)。不被吸收的光就会被反射,入射光的角度等于反射光的角度,这个科学的定律大大简化了机器视觉光源,因为理想的想定的效果可以通过控制光源而实现。
 
一幅好的图象具备以下条件:
1.  对比度明显,目标与背景的边界清晰
2.  背景尽量淡化而且均匀,不干扰图象处理;
3.  与颜色有关的还需要颜色真实,亮度适中,不过度曝光。
4.  整体亮度均匀,整体不均匀灰度差不影响图象处理;


工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件,其最本质的功能就是将光信号转变成小型高清工业相机为有序的电信号。
     工业相机又俗称摄像机,相比于传统的民用相机(摄像机)而言,它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等,目前市面上工业相机大多是基于CCD或CMOS芯片的相机。CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体,是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号,而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包,而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。CCD作为一种功能器件,与真空管相比,具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初,90 年代初期,随着超大规模集成电路 (VLSI) 制造工艺技术的发展,CMOS图像传感器得到迅速发展。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上,还具有局部像素的编程随机访问的优点。目前,CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。
     由于光电二极管不能检测精确的颜色,颜色信息通过与滤色镜或棱镜结合被再现。颜色信息能通过使用红色(R),绿色(G),蓝色(B)基色滤色镜的基色模式或者通过使用蓝绿色(C),紫红色(M),黄色(Y),绿色(G)的四色滤色镜经过计算创建图像的补色滤色镜模式获得。
     总之,基色模式创建的图像比较暗,但是由于它更高的色彩饱和度表现出更精确的颜色。这个特点即高度的色彩再现能力。
工业相机与民用相机的区别在于:
     1、工业相机的快门时间非常短,可以抓拍快速运动的物体: 举个例子,把一张名片贴在电风扇扇叶上,以最大速度旋转,用工业相机抓拍一张图像,能清晰的辨别名片上的字体。然而用一般的相机来拍摄,是根本不可能达到这样效果的。
     2、工业相机的图像传感器是逐行扫描的,而一般摄像机的图像传感器是隔行扫描的,甚至是隔三行扫描的:逐行扫描的图像传感器生产比较困难,成品率低,出货量也少,世界上只有少数几个公司能够提供这类产品,例如Dalsa、Sony,而且价格昂贵。百万级逐行扫描CCD的价格,从人民币4000元到3万元不等,其中的技术参数也颇为繁多。只有采用逐行扫描的图像传感器,才有可能清晰抓拍快速运功物体。
     3、工业相机的拍摄速度远远高于一般相机:工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅的图片,而一般相机只能拍摄2-3幅图像,相差甚远。
     4、工业相机输出的是裸数据,其光谱范围也往往比较宽,比较适合进行高质量的图像处理算法,普遍应用于机器视觉系统中。而一般相机(DSC)拍摄的图片,其光谱范围只适合人眼视觉,并且经过了MPEG压缩,图像质量也较差。
(本文来源:互联网 )

(责任编辑:Labtoday)

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