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不同类型光源的不同打光方式探究

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    有经验的机器视觉工程师都会认可这样一句话:机器视觉项目的成败在于能否得到一张打光优秀的图片。如果采集到的图片本身“质量”很差,那么接来下的图像处理工作就会困难重重。

 

    由于项目的需求以及光源厂商的努力,目前机器视觉光源的类型可以说十分丰富,例如条光、背光、平行背光、同轴光、点光、隧道光、碗光、环形光、球形光、条形聚光等。根据光的波长和颜色,又可以分为X光、蓝光、红光、白光、红外光等。

 

    在光源大家族中,有一种光最为灵活多变,它就是环形光。环形光有低角度环形光、高角度环形光等不同类型,例如0°环形光、30°环形光、45°环形光、60°环形光、90°环形光等。

 

    不同的资料对于这个环光的“角度”定义不同,有的指“光源照射方向与水平面的夹角”,有的指“光源照射方向与镜头光轴(一般是竖直方向)的夹角”。本文采用后一种定义方式来描述。为什么说环形光的花样多呢?因为它的口径可以不同、它的“角度”可以不同、它的光的颜色可以不同、它的安装高度也可以不同(其他光源安装高度不同差异一般不会有这么大)。

 

    下面我以拍摄镜头模组为例,采用不同“角度”的环形光,沿着镜头光轴方向在不同高度分别采集图像,大家可以观察图像的特点与变化。
(这是一个手机镜头模组,高约6mm,中间有一块透明的有划伤的玻璃镜片)

 

注意:以下每一系列组图中,光源的高度都是从高到低不断往下移的。


 90°环形光(即光源照射方向与竖直方向成90°的环形光)



30°环形光效果

    其核心就一点:始终抓住有哪些光被反射之后,沿着竖直方向被相机捕捉到了。物体在相机中成了像,是因为物体表面有光反射进了相机,这些光被相机捕捉到从而成了像。如果想提高光源选型的能力,深刻理解上面这两句话是十分必要的。

    在只有光源而暂时没有相机的时候,如何猜测相机采集到的图像是什么样的呢?我有一个小技巧:把头伸到被测物正上方,从上往下竖直观察被测物的打光情况。为什么要以这个姿势观察呢?因为相机也是以这个姿势“观察”被测物的。


    从上面的两组图片可以看出,如果想检测模组的镜片划伤,在合适的高度用90°环形光打光,能得到一张高质量的易于处理的图片。但这是最佳的方案吗?未必。

我们用背光试试:

    划伤一览无余,很好地从背景里被分割出来了。当然,对于这种检测并不是说背光就一定优于90°环光,因为很多时候,由于现场条件的限制,是没有办法放置背光的。


文章来源:转载自机器视觉课堂 
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