影響光源的因素:
1.對比度:對比度對機(jī)器視覺來說非常重要,機(jī)器視覺應(yīng)用照明的最重要的任務(wù)就是使需要被觀察的特征與需要被忽略的圖像特征之間產(chǎn)生最大的對比度,從而易于特征的區(qū)分。
2.亮度:當(dāng)選擇兩種光源的時候,最佳的選擇肯定是更亮的那個。因?yàn)楫?dāng)光源亮度不夠時就會出現(xiàn)以下三種情況:一、相機(jī)的信噪比不夠;二、圖像的對比度不夠,在圖像上出現(xiàn)噪聲的可能性也隨之增大;三、光源的亮度不夠,必然需要加大光圈,從而減少景深,并且自然光也會隨機(jī)對系統(tǒng)加大影響。
3.魯棒性:測試好光源的方法是看光源是否對部件的位置敏感度最小。當(dāng)光源放置在攝像頭視野的不同區(qū)域或不同角度時,結(jié)果圖像應(yīng)該不會隨之變化。方向性很強(qiáng)的光源,增大了對高亮區(qū)域的鏡面反射發(fā)生的可能性,這不利于后面的特征提取。在很多情況下,好的光源需要在實(shí)際工作中與其在實(shí)驗(yàn)室中有相同的效果。
4.光源可預(yù)測:當(dāng)光源入射到物體表面的時候,光源的放映是可以預(yù)測的,光源可能被吸收或被放射,光可能被完全吸收(黑金屬材料,表面難以照亮)或者被部分吸收(造成了顏色的變化及亮度的不同)。不被吸收的光就會被反射,入射光的角度等于反射光的角度。
5.物體表面:如果所有物體表面是相同的,在解決實(shí)際應(yīng)用的時候就沒有必要采用不同的光源技術(shù)了,但由于物體表面的不同,因此需要觀察視野中的物體表面,并分析光源入射的反映。
6.光源的位置:既然光源按照入射角反射,因此光源的位置對獲取高對比度的圖像很重要,光源的目標(biāo)是要達(dá)到使感興趣的特征與其周圍的背景對光源的反射不同。預(yù)測光源如何在物體表面反射就可以決定出光源的位置。
7.選擇光源:光源應(yīng)該按照照明形狀的需要來選擇,需要有足夠的均勻度,且穩(wěn)定性能要好。
在機(jī)器視覺系統(tǒng)中,光源的作用主要體現(xiàn)在:
- 1.突出測量特征,簡化圖像處理算法
- 2.客服環(huán)境光的干擾,提高圖像信噪比
- 3.提高視覺系統(tǒng)的定位、測量、識別精度以及系統(tǒng)的運(yùn)行速度
- 4.降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度
機(jī)器視覺的光源按形狀通??煞譃橐韵聨最悾?/strong>
1.環(huán)形光源:環(huán)形光源提供不同照射角度、不同顏色組合,更能突出物體的三維信息;高密度LED陣列,高亮度;多種緊湊設(shè)計(jì),節(jié)省安裝空間;解決對角照射陰影問題;可選配漫射板導(dǎo)光,光線均勻擴(kuò)散。
2.背光源:用高密度LRD陣列面提供高強(qiáng)度背光照明,能突出物體的外形輪廓特征。
3.條形光源:條形光源是較大方形結(jié)構(gòu)被測物的首先光源,顏色可根據(jù)需求搭配,自由組合,照射角度與安裝隨意可調(diào)。
4.AOI專業(yè)光源:不同角度的三色光照明,照射凸顯錫焊三維信息;外加漫射板導(dǎo)光,減少反光不同角度組合。
5.球積分光源:具有積分效果的半球面內(nèi)部,均勻反射從底部360°發(fā)射出的光線,使整個圖像的照度十分的均勻。
6.線性光源:超高高度,采用柱面透鏡聚光,適用于各種流水線連續(xù)檢測場合。
7.同軸光:可以消除物體表面不平整引起的陰影,從而減少干擾,部分采用分光鏡設(shè)計(jì),減少光損失,提高成像清晰度,均勻照射物體表面。
8.點(diǎn)光源:大功率LED,體積小,發(fā)光強(qiáng)度高;光前鹵素?zé)舻奶娲?,尤其適合作為鏡頭的同軸光源等,高效散熱裝置,大大提高光源的使用壽命。
9.組合條形光:四邊配置條形光,每邊照明獨(dú)立可控制;可根據(jù)被測物體要求調(diào)整所需照明角度,適用性廣。
10.對位光源:速度快,視場大,精度高,體積小,便于檢測集成,亮度高,可適配輔助環(huán)形光。
計(jì)算機(jī)視覺是一門研究如何使用機(jī)器“看”的科學(xué),更進(jìn)一步說,就是指用攝影機(jī)和電腦代替人眼對目標(biāo)進(jìn)行識別、跟蹤和測量等機(jī)器視覺,并進(jìn)一步做圖形處理,使電腦處理成為更適合人眼觀察或傳送儀器檢測的圖像。
計(jì)算機(jī)視覺尋求基于工程學(xué)科相關(guān)理論與模型來建立計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng),這類系統(tǒng)的組成部分包括:
- 程序控制(工業(yè)機(jī)器人和無人駕駛汽車)
- 事件監(jiān)測(圖像監(jiān)測)
- 信息組織(圖像數(shù)據(jù)可和圖像序列索引的建立)
- 物體與環(huán)境建模(工業(yè)檢查、醫(yī)學(xué)圖像分析和拓?fù)浣#?/li>
- 交感互動(人機(jī)互動的輸入設(shè)備)
【計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的圖像處理方法】
計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)中,視覺信息的處理技術(shù)主要依賴于圖像處理方法,它包括圖像增強(qiáng)、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識別與理解等內(nèi)容。經(jīng)過這些處理后,輸出圖像的質(zhì)量得到相當(dāng)程度的改善,既改善了圖像的視覺效果,又便于計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行分析、處理和識別。
【圖像增強(qiáng)】
圖像增強(qiáng)用于調(diào)整圖像的對比度,突出圖像中的重要細(xì)節(jié),改善視覺質(zhì)量。通常采用灰度直方圖修改技術(shù)進(jìn)行圖像增強(qiáng)。通過灰度直方圖的形狀,能判斷該圖像的清晰度和黑白對比度。
【圖像平滑】
圖像平滑處理技術(shù)即圖像的去噪聲處理,主要是為了去除實(shí)際成像過程中因成像設(shè)備和環(huán)境所造成的圖像失真,提取有用的信息。
【圖像數(shù)據(jù)編碼和傳輸】
數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)龐大的,比如一副512*512個像素的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量為256K字節(jié),假設(shè)每秒傳輸25幀圖像,則傳輸?shù)男诺浪俾蕿?2.4M比特/秒。因此傳輸過程中,對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮顯得非常重要。
【邊緣銳化】
圖像邊緣銳化處理主要是加強(qiáng)圖像中的輪廓邊緣和細(xì)節(jié),形成完成的物體邊界,達(dá)到將物體從圖像中分離出來或?qū)⒈硎就晃矬w表面的區(qū)域檢測出來的目的。
【圖像分割】
圖像分割是將圖像分成若干部分,每一部分對應(yīng)某一物體表面,在進(jìn)行分割時,每一部分的灰度或紋理符合某一種均勻測度度量。
【圖像識別】
圖像識別過程實(shí)際上可以看作是一個標(biāo)記過程,即利用識別算法來辨別景物中已分割好的各個物體。
【計(jì)算機(jī)視覺的應(yīng)用】
計(jì)算機(jī)視覺被稱為自動化的眼睛,在國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究及國防建設(shè)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。
1.工業(yè)上的應(yīng)用。例如對煙葉品質(zhì)進(jìn)行圖像處理過程中,借助MATLAB圖像處理工具箱和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),對各類型的煙葉的數(shù)字圖形進(jìn)行計(jì)算機(jī)視覺分析,包括邊緣檢測、輪廓提取、用圖像工具箱進(jìn)行提取煙葉數(shù)字圖像特征,將待測煙葉樣本與標(biāo)準(zhǔn)煙葉樣本進(jìn)行自適應(yīng)學(xué)習(xí)訓(xùn)練,最后迭到自動識別待測煙葉樣本品質(zhì)的智能評定。
2.公安工作的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)人臉識別技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)對人臉圖像進(jìn)行分析,從中提取有效的識別信息,用來“辨別”身份的一門技術(shù)。他設(shè)計(jì)到圖像處理、模式識別、計(jì)算機(jī)視覺和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。
3.商業(yè)上的應(yīng)用。安防方面的應(yīng)用就是當(dāng)值班人員面對十、百、千的攝影機(jī),無法真正的在風(fēng)險產(chǎn)生時預(yù)測或干預(yù),多數(shù)靠事后回放;在非安防方面的應(yīng)用,如商業(yè)上人流量的統(tǒng)計(jì)、防盜等。
4.醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。X-CT、放射性同位素掃描、B型超聲、核磁共振成像等。
5.軍事方面的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)視覺開辟了人工智能的一個全新領(lǐng)域,它模擬并幫助理解人類的視覺系統(tǒng)。在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用:在執(zhí)行低空突防飛行和其他空襲任務(wù)過程中,采用被動式地形偵察與勘測技術(shù)能夠提高飛行隱秘性,解決易于被地方探測的需要。
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