影像處理中的光源
對影像處理系統來說也一樣,除了相機、感光元件、光學元件和軟體外,光源也是重要因素之一。應用經常必須使用外部(外加的)人工光源,因為自然光不足或光源組成不正確。在光源最佳化上進行投資,可以降低程式設計和影像分析的成本,因此值得花時間為應用精挑細選光源。選擇合適的光源系統能大幅增強影像品質,同時提升影像處理系統的效能。
怎麼幫我的應用找到正確的光源?
雖然光源的類型和技術種類繁多,但無需煩惱,八成的應用都能利用下面三種方案之一:
環型燈
燈條 (包括聚光燈)
背光燈
光源工程市場的發展趨勢,明顯朝向 LED。LED 比其他光源如鹵素燈和螢光燈相比,更便宜且更高效率。
選出最適用於你系統的光源是很容易的。首先,你必須決定要看到哪些物體特徵。有待評估的物體特徵很重要。該物體由什麼材料構成?會反光還是吸收光線?結構、形狀和顏色?物體的移動、環境光源條件,以及到物體間的距離,也是重要的光源選擇條件。一但確認這些因素,選項就變得單純,相對比較容易選擇光源類型。
應用範例
如果想用視覺系統來辨認刮痕,建議把光源放在一側。刮痕會將入射光反射到相機的方向,使其看起來變得明亮。
如果想用視覺系統來辨認刮痕,建議將光源置於側邊。刮痕會將入射光反射到相機的方向,使其看起來變得明亮。
反之,如果不是要看到刮痕,而是要隱藏刮痕的話,那就從不同角度來照亮物體,例如使用環形光自上方照明,如此可以避免產生陰影,以看清色彩或印刷字樣等其他特徵而不受干擾。
紅光下的紅色糖果,以及壓力點偵測 - 色彩在光源中扮演的角色
如果需要逼真的色彩再現,那麼必須將彩色相機與白色光源結合使用。如果可以檢測到和色彩有關的特徵(如物體上的紅色斑點),那麼就會需要色彩再現,但在許多情況下並非一定必要。黑白相機使用彩色光源拍出的黑白影像,也常常可以看到這些特徵。假設有項檢測工作是要分開紅色與藍色的糖果,密技就是使用紅色光源。紅色糖果會完全反射紅光,因此看起來很亮;藍色糖果則會吸收紅光,看起來就很暗。因此在視覺系統,光源是個決定性的元件。
單色光源經常能帶來更清晰的影像,因為不會出現鏡頭造成的色差效應。
另一個選擇是使用 LED 閃光燈。這種方案只適用於不會干擾人類工作者的場合。閃光技術的優點在於生熱較少,光源模組不但更亮,壽命也更長。最佳化的閃光光源通常需要一個控制器,但有許多優質的閃光光源系統已將其整合在內,並且易於配置。
特定波長光源有個優點,就是可以將某個原本看不到的特性突顯出來。在偵測水果上的壓力點時,使用紅外線 (IR) 光源,效果特別好。肉眼看不到紅外光。
哪裡可以買到合適的光源系統?
許多客戶多半自行建置應用光源系統。據說這種做法最便宜,也最符合工作所需。不過,大家經常沒注意到:相關人員為此必須忙於光源元件,原本的工作就被荒廢了。這種做法可能可以省下一些錢,但與相對失去的營收相比是否划算,值得深思。以我們的經驗來說,只有在高度特定的解決方案與客製化應用時,且內部員工就有具有真正的 know-how 時,自行安裝才會划算。
總結
任何影像處理系統要成功執行檢測任務,適當的光源是不可或缺的一環。精心選擇的光源系統對影像品質及系統效能具有決定性的影響。簡言之,光源會決定檢測工作是否能高效執行。為視覺系統找到合適的光源並不困難。LED 環形光、條形光源和背光源就能滿足八成的應用需求。在許多情況下,使用者可以輕鬆調整或最佳化光源,以提高影像亮度。
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