關(guān)于虹科智能感知
虹科智能感知事業(yè)部專注于智能感知與機(jī)器視覺領(lǐng)域,已經(jīng)和IDS,Blickfeld和Gidel等有著重要地位的國際公司展開深度的技術(shù)合作。我們的解決方案包括3D激光雷達(dá),工業(yè)相機(jī),視覺處理平臺,圖像采集卡及視覺系統(tǒng)集成等。虹科的工程師積極參與國內(nèi)外專業(yè)協(xié)會和聯(lián)盟的活動(dòng),我們非常重視技術(shù)培訓(xùn)和積累,公司定期與國內(nèi)外專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行交流和培訓(xùn)。
通過對偏振光的了解,在工業(yè)圖像處理中可以減少反射和高光,或增加精細(xì)結(jié)構(gòu)的對比度。甚至連作用于表面以下的材料張力等物理特性也可以可視化。
為了確定偏振信息,到現(xiàn)在為止,4個(gè)不同方向的偏振濾光片的連續(xù)圖像和后續(xù)的PC處理是必要的。有了索尼的Polarsens技術(shù),只需一次取像即可。額外的數(shù)據(jù)預(yù)處理將來自虹科偏振相機(jī)的原始數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為有用的圖像格式,以便在主機(jī)中進(jìn)行更有效的進(jìn)一步處理或評估。
偏光
迄今為止,在圖像處理中主要采用特殊照明、濾光鏡和光學(xué)配件的另一個(gè)特點(diǎn)是波的偏振。偏振并不是描述光束本身的方向,而是描述光粒子(光子)與傳播方向垂直擺動(dòng)的波幅方向。非極化光波在不同的方向上振蕩。白熾燈或太陽光就是例子。
如果光子只向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),我們說的是線性偏振光。特殊的偏光片可以吸收或減弱在所有平面(即其偏光軸)上振蕩的入射光,從而形成近乎線性的偏光。
反射與極化有什么關(guān)系?
在高度反射的表面,如玻璃,光線可以被偏轉(zhuǎn)。根據(jù)物體的觀察角度,可能會在觀察者的方向發(fā)生不必要的反射。下面以汽車為例,說明汽車車窗是如何因這種光線反射而變得不透明的。室內(nèi)的物體或人就這樣幾乎無法辨認(rèn)--變得幾乎 "看不見"。
如果光的反射發(fā)生在非金屬表面(如這里的玻璃),物理過程會導(dǎo)致光的自然偏振。這意味著可以通過使用適當(dāng)?shù)钠駷V光片來減少這種特殊的偏振光成分,從而減少眩光效應(yīng)。未極化的部分光仍然可以通過濾鏡。
擋風(fēng)玻璃上的光反射可以通過偏振濾鏡來消除
僅靠偏振濾鏡是無法消除金屬表面的反光的!在金屬表面上,光沒有偏振,只是反射。因此,盡管有偏振相機(jī),但根據(jù)應(yīng)用情況,絕對有必要在照明上安裝一個(gè)額外的偏振濾光片,以抑制干擾光的反射。
偏振對圖像處理的重要性
對于光的純感知或數(shù)字化,無論我們面對的是偏振光還是非偏振光,都沒有技術(shù)上的區(qū)別。在數(shù)字圖像處理中,主要是對場景進(jìn)行照明,使某些特征可見。但在與光的關(guān)系上,人們總是要與干擾性的反射和褪色作斗爭,這往往使重要的特征沒有被發(fā)現(xiàn)。
如果鏡像抹去了信息,例如,因?yàn)槠囁緳C(jī)的臉被擋風(fēng)玻璃上的反光所遮擋,在圖像采集后,用任何圖像處理技術(shù)都無法恢復(fù)。特別是在工業(yè)圖像處理中,為了盡可能地減少干擾影響,常采用漫射散射光。然而,根據(jù)不同的應(yīng)用,最佳照明可能非常昂貴。
可以通過有針對性地過濾干擾影響,讓本質(zhì)變得明顯。關(guān)于偏振光的知識,它是如何產(chǎn)生的,如何影響它,提供了解決的方法。偏振濾鏡在圖像處理中用于減少反射或高光,但也用于增加對比度。它們在應(yīng)力分析中也很有用,可以將表面以下的物理特性可視化。
偏振極化優(yōu)勢:
由于光不僅具有表面偏振性,還具有機(jī)械應(yīng)力或光折射等其他物理特性,因此可以使普通圖像傳感器無法檢測到的物體特征和缺陷變得可見。
巨細(xì)無遺
通過更多的光照或消除干擾影響,想看到的材料缺陷或物體特征不一定就能夠被看清。在下面的圖片示例中,只覺得對我們來說重要的影像內(nèi)容彰顯得清楚,或者說它們的光照強(qiáng)度增加了。不盡然光線是由污漬和劃痕的反射而產(chǎn)生的偏光。
利用極化程度,在玻璃檢測過程中污漬和劃痕變得明顯
在這里,只有通過可視化的 "偏振程度 "才能非常清晰地看到指紋和劃痕,偏振光線比非偏振光線更加清晰可見。但普通的相機(jī)傳感器并不能記錄光的偏振情況。這意味著信息在采集過程中會丟失。
要計(jì)算這樣的圖像,就必須用數(shù)字來捕捉這個(gè)場景的光的偏振。這樣就可以對已經(jīng)數(shù)字化的圖像進(jìn)行后續(xù)處理,或者讓我們看到 "看不見 "的特征。比如索尼的Polarsens技術(shù),這種偏振的量化就非常容易實(shí)現(xiàn)。這意味著,如果使用我們的GV-5080CP-P(GigE Vision)或U3-3080CP-P(USB3 Vision)等相機(jī),其中包括索尼IMX250MZR單聲道Polarsens傳感器,可以在一張圖像中捕獲偏振信息。
虹科相機(jī),帶4倍線性偏振鏡
采用索尼IMX250MZR單偏振傳感器的虹科偏振相機(jī)有GigE Vision和USB3 Vision兩種版本。
技術(shù)數(shù)據(jù)表可以從我們的網(wǎng)站下載。點(diǎn)擊本文末尾左下方的閱讀原文即可跳轉(zhuǎn)。
一張圖像就足以將極化信息與圖像內(nèi)容一起采集。無需偏振光源或偏振濾鏡等特殊配件。這得益于索尼傳感器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
位于光電二極管和微透鏡之間的 "四向偏振器",通過線性偏振濾光片的原理,在一幅圖像中生成四個(gè)偏振方向(0°、45°、90°或135°)的傳感器原始圖像。對偏振濾光片的每個(gè)角度測量不同的強(qiáng)度。2x2簇中的四個(gè)相鄰像素與其四個(gè)不同的偏振濾光片構(gòu)成一個(gè) "計(jì)算單元"。
這樣一來,傳感器真正的500萬像素被分成了4個(gè)較小的圖像,每個(gè)圖像為一個(gè)偏振角度,但它們的圖像內(nèi)容反映的是同一個(gè)時(shí)刻。
攝像機(jī)上的偏振
攝像機(jī)中偏振信息的成分選擇和數(shù)據(jù)預(yù)處理
從相機(jī)固件2.4版本開始,虹科uEye CP偏振相機(jī)能夠通過像素預(yù)處理,利用 "四向偏振器 "的原始圖像數(shù)據(jù),獨(dú)立確定單次圖像采集的偏振光方向和程度。這使得新的圖像信息可以通過偏振數(shù)據(jù)計(jì)算和可視化,例如,使對比度可見。
通過預(yù)定義的、可選擇的圖像組件,用戶可以,例如,直接從傳感器的原始數(shù)據(jù)中過濾掉干擾性的光線反射,或者在圖像傳輸?shù)絇C之前,就使反射物體的特征在幾乎完全黑暗的環(huán)境中可見——只需點(diǎn)擊一下。
“
"相機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)處理"優(yōu)勢:
- 簡單 :簡化了圖像處理工程師的工作,他們已經(jīng)從相機(jī)中接收到了進(jìn)一步處理的最佳數(shù)據(jù)。
- 高效 :節(jié)省PC資源。攝像機(jī)和PC有效地共享工作。
- 符合視覺要求 :來自攝像機(jī)的結(jié)果數(shù)據(jù)可用于任何標(biāo)準(zhǔn)視覺應(yīng)用程序,而無需額外或特殊軟件。
通過虹科 Vision Cockpit進(jìn)行配置
虹科偏振相機(jī)的圖像格式可以通過任何兼容GenICam的軟件進(jìn)行設(shè)置和使用。我們在IDS Vision Cockpit的幫助下解釋攝像機(jī)參數(shù)的配置,您可以通過我們的軟件開發(fā)包IDS peak進(jìn)行安裝。圖像格式可以在ImageFormatControl節(jié)點(diǎn)中作為可單獨(dú)選擇的圖像組件找到。如果您打開的是固件2.4的相機(jī),您可以在搜索欄中輸入例如 "組件 "來查找設(shè)置。
您可以通過IDS Vision Cockpit激活各個(gè)圖像格式,具體如下:
· 禁用圖像采集
· 使用 "組件選擇器 "選擇所需的圖像格式。
· 用 "組件啟用 "激活圖像格式。
· 重新開始圖像采集
相機(jī)會自動(dòng)切換到所需的圖像格式(如 "8 位單聲道 "或 "24 位 RGB")。
IDS Vision Cockpit中偏振格式的選擇
利用虹科peak進(jìn)行編程
要在你自己的應(yīng)用程序中使用新的圖像格式,只需要幾行源代碼。下面的源碼塊顯示了在編程語言C#中用虹科 peak 對圖像格式進(jìn)行編程。
檢索所有可用的圖像組件
查詢當(dāng)前活動(dòng)的圖像組件
選擇并激活一個(gè)圖像組件
總結(jié)
偏振是光的一種屬性,可以識別人眼看不到的物體屬性,也是 "正常 "的圖像傳感器。這使得它在反射或半透明表面的應(yīng)用中成為數(shù)字圖像處理的重要工具。通過SONY IMX250MZR傳感器和機(jī)載像素預(yù)處理,虹科偏振相機(jī)能夠通過一次圖像采集確定圖像場景的所有必要的偏振信息,并將這些信息以不同的像素格式提供給上位機(jī)作進(jìn)一步處理或直接評估。
FPGA加速算法使相機(jī)不僅僅是提供傳感器數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí),它們已經(jīng)提供了有意義的評估,可以通過GigE或USB3視覺接口被任何符合GenICam的應(yīng)用進(jìn)一步使用。因此,虹科偏振相機(jī)成為圖像處理的一部分,減少了主機(jī)的計(jì)算負(fù)荷。
親自測試一下,在圖像傳輸?shù)絇C之前,只需點(diǎn)擊一下,就能讓對象屬性可見。
虹科工業(yè)相機(jī)
虹科提供高效能USB和GigE接口的模塊相機(jī),廣泛應(yīng)用于設(shè)備、工廠、機(jī)械工程、無人機(jī)以及非工業(yè)領(lǐng)域(如醫(yī)療科技、農(nóng)業(yè)或物流行業(yè))。
主要特點(diǎn):
高速飛拍
即插即用,快速集成
可靈活定制
標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)相機(jī)
多相機(jī)應(yīng)用穩(wěn)定
超小體積可安裝在狹小空間
自動(dòng)對焦板級相機(jī)
可選用各種規(guī)格的鏡頭
使用PoE的高防護(hù)等級
通過U3V協(xié)議符合視覺標(biāo)準(zhǔn)
多種傳感器選擇
審核編輯:湯梓紅
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