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视觉光源的颜色该如何选择

作者:康耐德智能 浏览:124 发表时间:2020-07-09 09:24:49 来源:网络资源

视觉光源的类型种类繁多,选择合理的光源颜色可以使特征和周围区域产生足够的灰度值差别。在选择视觉光源的时候会涉及到光源的角度、形状、亮度、颜色等诸多参数,为了大程度区别被观察物体和背景,通常选择颜色互补的光源。


选择合理的视觉光源颜色可以使特征和周围背景区域产生足够大的灰度值差别,一般情况下,如果使用黑白相机,又对被测物体的颜色选择没有特殊的要求,红色是比较合适的选择。

因为红色LED寿命长、稳定、价格低廉,更重要的是红色LED的波长更接近传感器的灵敏度峰值,而通常的CCD对紫色、蓝色的光敏感程度没有红光强。



如果进行彩色成像,则通常考虑使用白色[视觉光源]。白色LED光源的制造有几种方法,一种是使用白色LED制造,发光管内部有蓝色发光芯片与受到激发后发出黄色的荧光粉,发出的光按一定比例叠加到一起,看起来形成了白色光源,这是为常见的制造形式。这种形式的光源只能通过调节供电电压或电流来改变LED发光强度、颜色是恒定不变的。


另一种方法是使用红绿蓝三种不同颜色的LED,按某种顺序或方式在光源上进行排列,并分别控制每种颜色的度,使用相对方便。此种方法通常使用四个单色RGGB颗粒进行排列,所以其中的绿色分量通常会比较足。我们通常所见的彩色显示器、彩色电视机、手机屏等显示设备,也是基于RGGB此种方式进行排列的。之所以多加一个绿色的G通量,是因为人眼对绿色光源(波长555nm敏感。



机器视觉应用中需要注意目标颜色与视觉光源颜色的搭配,搭配合理,则可以降低算法难度,提高系统稳定性。生活中,我们看到某个物体成某种颜色,是因为其反射了对应的光谱。


即如果目标是红色的,如果是白色的光照射或者是红色的光照射,都有红色的光返回,那么在黑白相机中将会是白色的。如果是蓝色的光来拍摄,则没有红色的光可以反射,那么其将会是黑色的。


基于这样的理论,我们拍摄物体时,如果要将某种颜色的成像打成白色,那么就得使用与此颜色相同或相似的视觉光源(光的波长一样或接近),而如果要将目标图像打成黑色,则需要选择与目标颜色波长差较大的光源。



实例分析

排线在彩色相机下的成像,除了黑色、灰色不明显,其它如白色、紫色、蓝色、绿色、黄色、橙色、红色、棕色都很明显,色彩饱满艳丽。


排线在白色光源下的黑白相机大尺度成像,可以发现其中的白色、黄色、绿色、橙色较明亮,说明相机对这些波长比较敏感。


排线在红光下成像时,白色、红、橙、黄几种颜色成像比较明显,其它的颜色成像都很暗。说明红光照射物体时,物体本身有红色分量时,才能反射红光,在黑白相机下表现为红色特征。


排线在绿色光源下黑白相机成像,白色、绿色、黄色表现明亮,其它颜色的成像则较暗淡。


排线在蓝色光源下,白色、紫色、蓝色等表现较亮,有效反射蓝光。从中也可以发现,白色排线,无论在什么光照下,都形成明显的白色,是因为其本身不吸收光谱,任何光谱照射到其表面上都会被反射。相反,黑色材料则无论什么光照射上去都不反光成黑色。



另外,光的衍射中,衍射条纹的宽度与波长是成正比的,如单缝衍射中央明纹的半角宽度为sinθ=λ/ aλ为波长,a为单缝宽度。拍图时,其表面通常都不是十分光滑,导致产生衍射,所以,使用红光时,衍射会比使用蓝光时的衍射要强。因此通常用红光能得到更多的表面细节,而使用蓝光,会得到更大的对比度。


在镜头的分辨率公式δ=0.61λ/NA,λ为波长,NA为数值孔径。从中可以知道,当NA固定时,使用不同波长颜色的光时,镜头的分辨率是不一样的。因此在使用视觉光源时,同一支镜头在蓝色光照下的分辨率通常会高于红色光照条件。




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