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明場與暗場照明在機器視覺中的應用(二)

閱讀:793          發布時間:2022-12-12
如果將高角度入射光產生一個“明亮"的視場的情況定義為明場,那么暗場則是在低入射角下產生一個的“黑暗"的視場(圖2.1)。那么如何產生“暗"場?暗場照明是圓形光源以45度照明物料表面且用于顯微鏡。如今在機器視覺的普遍使用中,我們還可以看到非常低角度的暗場,光源角度低至10-15度(圖2.2),并且在單個方向上呈現的不只是圓形光源。圖3.1和3.2說明了明場照明和暗場照明在鏡面上的不同效果。


為了更好理解暗場照明的產生和使用,要考慮反射角等于入射角,同樣也要清楚是表面的屬性決定了光的反射。如果通過測量出入射角能夠推測出圖3.1和圖3.2中的光函數圖的反射角,從而便知道暗場的產生。

在明場環光照明中,如果從鏡面反射的光返回到透鏡,則會收到大量光線;實際上,大部分的光都被反射到相機上,圖3.1表示出這種效應的產生。對比圖3.2中低角度暗場照明環光的投射光量,發現大部分光從相機反射出去而沒有被收集,因此便會得到一個“暗場"。但由于缺陷表面細節特征與鏡面反射特征不同,相機接收到有缺陷的表面便會有所不同(見圖4)。所以通過這種方式可以有效地檢查鏡子表面的劃痕。

圖4


圖5.1和5.2說明了一些常見檢測中暗場與明場照明的另一個例子。圖5.1中的圖像是用標準同軸明場照明環形光源拍攝的,而圖5.2中的圖像是由暗場照明(圖5.3)生成的。雖然這兩種圖像都相對清晰,且暗場照明的圖像可能不會改變,但是污點可能在明場照明圖像中明顯可見,因此明場照明有可能影響檢查結果。

暗場照明都是在非常低的入射角下應用的,從而產生一個黑暗的場,但并這非必然。在下面的例子中,通過使用接近45度的離光軸并利用暗場效應,從而消除鏡面眩光問題。
下面展現出以一定的角度應用環形光源和條形光源的效果,大部分光從相機中反射,從而消除了鏡面眩光,但仍然有足夠的光源來捕捉物料表面細節。圖6.1是由同軸亮場照明而產生的圖像,圖6.2中是用相同的光移離軸以產生消除反光的圖像。


通過比較明場和暗場照明技術的應用和效果,兩種技術都有不同的使用規范與標準。若不產生鏡面眩光,定向或部分明場照明是使用泛的;對于暗場照明,特別是環形光源也必須放置在非??拷锪系牡胤?。除了圓頂光源和背光源系列,幾乎所有的光只需要與物料表面呈45度或更小就可以在暗場

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