在機器視覺系統中,光源具有非常重要的作用,選擇合適的光源成為決定整個系統成敗的關鍵因素,光源的主要目的就是將被測物體與背景盡量明顯分別,獲得高品質、高對比度的圖像。
上一期小明給大家科普了光源的種類,在機器視覺應用中為什么一定要用專用的光源控制器?本期來分享一下光源的選型,因為光源的選擇需要考慮到多方多面(如被測物的表面狀態、形狀、材質、顏色、環境光等),本期小明來細說其中之一重要因素——顏色的選型~
各種顏色光的特點
視覺光源主要的顏色有:藍、綠、白、紅、紅外、紫外等,不同的波長的光線呈現不同的顏色,波長決定特定顏色的特征。
白色光源(W):通常用色溫來界定,色溫高的顏色偏藍色(冷色,色溫>5000K),色溫低的顏色偏紅(暖色,色溫<3300K),界于3300與5000K之間稱之為中間色,白色光源適用性廣,亮度高,特別是拍攝彩色圖像時使用更多;
藍色光源(B):適用產品:銀色背景產品(如鈑金,車加工件等)、薄膜上金屬印刷品;
紅色光源(R):其波長比較長,可以透過一些比較暗的物體,例如底材黑色的透明軟板孔位定位、綠色線路板線路線路檢測,透光膜厚度檢測等,采用紅色光源更能提高對比度;
綠色光源(G):適用產品:紅色背景產品、銀色背景產品(如鈑金,車加工件等);
紅外光(IR):紅外光屬于不可見光,其透過力強,一般LCD屏檢測、視頻監控行業應用比較普遍;
紫外光(UV):其波長短,穿透力強,主要應用于證件檢測、觸摸屏ITO檢測、布料表面破損、點膠溢膠檢測等方面,金屬表面劃痕檢測等。
一般情況下,如果使用黑白相機,又對被測物體的顏色選擇沒有特殊的要求,紅色是比較合適的選擇。因為紅色LED壽命長、穩定、價格低廉,更重要的是紅色LED的波長更接近傳感器的靈敏度峰值,而通常的CCD對紫色、藍色的光敏感程度沒有紅光強。
如果進行彩色成像,則通常考慮使用白色光源。白色LED光源的制造有幾種方法,一種是使用白色LED制造,發光管內部有藍色發光芯片與受到激發后發出黃色的熒光粉,發出的光按一定比例疊加到一起,看起來形成了白色,這是最為常見的形式。另一種方法是使用紅綠藍三種不同顏色的LED,按某種順序或方式在光源上進行排列,并分別控制每種顏色的度,使用相對方便。此種方法通常使用四個單色RGGB顆粒進行排列,所以其中的綠色分量通常會比較足,之所以多加一個綠色的G通量,是因為人眼對綠色光源(波長555nm)最敏感。
顏色的搭配使用
基于以上顏色理論,如果要將目標打成白色需要選用同類色,如果要目標打成黑色需要選用互補色。
合理選擇光源顏色可以使特征和背景之間產生較大的灰度差別。一般情況下,如果使用黑白相機,對被測物體的顏色沒有特殊要求的情況下,紅色是比較好的選擇。
波長越長,穿透能力越強。
紅色LED壽命長、穩定、價格低。通常ccd對紅光比較敏感。紅外的穿透能力強,適合檢測透光性差的物體,如棕色口服液雜質檢測。
波長越短,擴散能力越強。
因此紫外對表面的細微特征敏感,適合檢測對比不夠明顯的地方,如食用油瓶上的文字檢測。
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