機器視覺之照明基礎

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☆圖像噪聲與信號

實體成像首先要確定圖像中的信號（有用信息）與噪聲（無關或無用的信息）之間的差異，然後使用技術通過創建對比度來突出顯示前者。

創建對比度需要理解機器視覺的信息流。首先，光源散射在物體上，成像儀收集這些光形成數字圖像。只有這樣，軟件才能開始提取圖像中的特徵（線條、邊緣、文本），以提供有用的信息（尺寸、零件ID）並做出決定（通過、失敗、排序）。通過控制光照，成像儀可以在有用和不相關的信息之間建立對比。

採用簡單的科學方法可以很容易地找出產生必要對比的最佳方法：

    ●這個部件是由什麼製成的，它對光有什麼作用？

    ●光線如何到達相機？光的幾何結構和路徑是什麼？

    ●什麼樣的照明類型和照明幾何結構將為重要特徵提供最佳對比度？

    ●什麼時間進行測量以及物體如何運動？

☆選擇最佳的照明方式

有了對光將發生什麼情況以及光的路徑的了解，技術人員可以決定光的類型，為零件提供光照的一般方法有六種。

    01.一般明場照明:
        想像一下照相機周圍的光環，直視物體。平坦和反射性的特徵將比彎曲或吸收性的特徵更明亮。這非常適合查看對像上的打印。

    02.同軸照明:
        照相機直視物體，並且光線與照相機成一直線。串聯並撞擊到平坦表面的所有光線將直接向相機回射。任何平坦的東西都會很明亮。任何不平坦的物體都將變暗，因為如果光線碰到傾斜的表面，它將反射離開相機。該方法對於突出划痕或其他表面缺陷非常有效。

    03.圓頂照明或漫射照明:
        將圓頂照明想像為一個大碗，中間有一個洞。碗麵朝下坐著，因此相機正從孔中看，光線照進了碗中，並向各個方向散射。圓頂照明也稱為“陰天照明器”。想像在一個多雲但晴天的時候在外面。一切都是明亮的，但沒有陰影，因為雲層將光線擴散並散佈到整個地方。這種方法非常適用於具有很多不同角度的物體，例如包裝（泡罩包裝和塑料袋）。

    04.一般的暗場照明:
        相機直視物體，但光線從最低角度入射。將零件視為地平線，將燈光視為剛好位於地平線上方。光線掠過物體並遠離相機。任何凹凸或凹痕都會突出顯示，因為光線會擊中凹凸並向相機反彈。此方法對於使用直接零件標記突出顯示對象非常有效。

    05.背光照明:
        該方法使用來自零件後面的平坦漫射光，並直接對準相機。該對象將阻擋光線，因此它會顯得很暗，背景變成白色。這使圖像具有非常清晰的邊緣。此方法非常適合測量和檢查液體的填充水平。

    06.結構化的光:
        使用結構化照明時，一條直線或一系列直線被投影到對像上。亮線將根據對象的形狀而變化。當對象具有黑色部分時，結構化光很有用。黑色會吸收所有光線，並且相機不可見。通過使用集中的光束，相機可以看到光束，因此可以檢測到例如黑色塑料部件上的黑色O形圈。如果有O形圈，則線條將在圖像中的某個位置；如果缺少O形圈，則亮線將位於其他位置。