28、工业图像处理中的图像采集、照明技术与存在验证

工业图像处理中的图像采集、照明技术与存在验证

1. 照明技术

1.1 结构化照明

在一些需要无明显亮度对比的场景中，除了光纤线光源，激光线也常被使用，因为它具有良好的聚焦特性。例如在无对比度的高度测量中，如图所示，对于黑色塑料部件，可以利用上下光线之间的距离来衡量部件两部分之间台阶的高度。为了在打印的灰度图像中更易辨别，测量线采用了虚线形式。

1.2 背光源照明

在背光源照明设置中，物体被放置在光源和相机之间，相机看到的物体是一个阴影轮廓。这种照明方式对比度极佳，主要用于测量任务。

1.2.1 漫射背光源照明

漫射背光源照明的实现方式与漫射前光源照明类似，通过使用一个大的、均匀的发光区域，例如用半透明的玻璃或塑料板覆盖光源。通常使用 LED 阵列作为光源。漫射背光源照明可用于照亮冲压电子元件，物体阻挡了来自背光源的光线，在相机图像中呈现为阴影轮廓。

1.2.2 定向背光源照明

漫射背光源照明存在侧面照明的问题，这会影响物体轮廓的稳定定位。例如在螺丝螺纹的图像中，左侧图像中螺纹部分被侧面照亮，使得螺纹边缘的稳定定位变得困难；而右侧图像中，侧面照明被屏蔽，轮廓清晰度大大提高。对于高精度测量，远心背光源照明可以显著改善结果。它通过在光源和背光源之间使用准直透镜产生平行光线，使测量结果不受光源和测量平面之间精确距离的影响，这对于因形状和尺寸无法直接放置在背光源上的物体非常重要，如圆柱形物体。

1.2.3 偏振背光源照明

偏振滤光片可用于背光源照明和前光源照明，能提高透明物体的对比度，甚至使表面张力可见。在背光源前和相机前分别放置一