機(jī)器視覺(jué)光源顏色選型攻略

在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，光源具有非常重要的作用，選擇合適的光源成為決定整個(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵因素，光源的主要目的就是將被測(cè)物體與背景盡量明顯分別，獲得高品質(zhì)、高對(duì)比度的圖像。下面帶您了解一下機(jī)器視覺(jué)光源顏色的選擇攻略：

一般情況下，如果使用黑白相機(jī)，又對(duì)被測(cè)物體的顏色選擇沒(méi)有特殊的要求，紅色是比較合適的選擇。因?yàn)榧t色LED壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定、價(jià)格低廉，更重要的是紅色LED的波長(zhǎng)更接近傳感器的靈敏度峰值，而通常的CCD對(duì)紫色、藍(lán)色的光敏感程度沒(méi)有紅光強(qiáng)。

如果進(jìn)行彩色成像，則通?？紤]使用白色光源。白色LED光源的制造有幾種方法，一種是使用白色LED制造，發(fā)光管內(nèi)部有藍(lán)色發(fā)光芯片與受到激發(fā)后發(fā)出黃色的熒光粉，發(fā)出的光按一定比例疊加到一起，看起來(lái)形成了白色，這是最為常見(jiàn)的形式。另一種方法是使用紅綠藍(lán)三種不同顏色的LED，按某種順序或方式在光源上進(jìn)行排列，并分別控制每種顏色的度，使用相對(duì)方便。此種方法通常使用四個(gè)單色RGGB顆粒進(jìn)行排列，所以其中的綠色分量通常會(huì)比較足，之所以多加一個(gè)綠色的G通量，是因?yàn)槿搜蹖?duì)綠色光源（波長(zhǎng)555nm）最敏感。

機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用中應(yīng)注意目標(biāo)顏色與光源顏色的搭配，我們看到某個(gè)物體成某種顏色，是因?yàn)槠浞瓷淞藢?duì)應(yīng)的光譜。我們拍攝物體時(shí)，如果要將某種顏色打成白色，那么就得使用與此顏色相同或相似的光源（光的波長(zhǎng)一樣或接近），而如果要打成黑色，則需要選擇與目標(biāo)顏色波長(zhǎng)差較大的光源。

彩色圖像中，除了黑色、灰色不明顯，其它如白色、紫色、藍(lán)色、綠色、黃色、橙色、紅色、棕色都很明顯，色彩飽滿艷麗。多色排線在白色光源下的黑白相機(jī)大尺度成像，可以發(fā)現(xiàn)其中的白色、黃色、綠色、橙色較明亮，說(shuō)明相機(jī)對(duì)這些波長(zhǎng)比較敏感。在紅光下成像時(shí)，白、紅、橙、黃幾種顏色比較明顯，其它的顏色都很暗，說(shuō)明紅光照射物體時(shí)，物體本身有紅色分量時(shí)，才能反射紅光，在黑白相機(jī)下表現(xiàn)為紅色特征。而在綠色光源下，則白色、綠色、黃色表現(xiàn)明亮，其它較暗淡。藍(lán)色光源下，白色、紫色、藍(lán)色等表現(xiàn)較亮，有效反射藍(lán)光。從中也可以發(fā)現(xiàn)，白色，無(wú)論在什么光照下，都成明顯的白色，是因?yàn)槠浔旧聿晃展庾V，任何光譜照射到其表面上都會(huì)被反射；相反，黑色材料則無(wú)論什么光照射上去都不反光成黑色。

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活中看到某個(gè)物體呈現(xiàn)某種顏色，是因?yàn)槲矬w表面反射了該對(duì)應(yīng)的光譜。

視覺(jué)應(yīng)用中，為目標(biāo)顏色合理地選擇光源的顏色有利于降低算法難度、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

一、同類色

同類色指色相性質(zhì)相同，但色度有深淺之分。

是色相環(huán)中15°夾角內(nèi)的顏色。

如深紅與淺紅，深藍(lán)與淺藍(lán)。

二、鄰近色

鄰近色，就是在色帶上相鄰近的顏色。

例如紅色和橙色。

是色相環(huán)中，凡在60度范圍之內(nèi)的顏色都屬鄰近色的范圍

三、互補(bǔ)色/對(duì)比色

有非常強(qiáng)烈的對(duì)比度，在顏色飽和度很高的情況下，可以創(chuàng)建很多十分震撼的視覺(jué)效果。

例如橙和藍(lán)、紅和綠、黃和紫。

在色相環(huán)中每一個(gè)顏色對(duì)面(180度對(duì)角)的顏色。

四、類似色

類似色是指在色輪上相鄰的三個(gè)顏色。

在色輪上90度角內(nèi)的色統(tǒng)稱為類似色。

例如紅－紅橙－橙、黃－黃綠－綠、青－青紫－紫等均為類似色。

五、光源顏色選擇

基于以上顏色理論，如果要將目標(biāo)打成白色需要選用同類色，如果要目標(biāo)打成黑色需要選用互補(bǔ)色。

合理選擇光源顏色可以使特征和背景之間產(chǎn)生較大的灰度差別。一把情況下，如果使用黑白相機(jī)，對(duì)被測(cè)物體的顏色沒(méi)有特殊要求的情況下，紅色是比較好的選擇。

紅色LED壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定、價(jià)格低。通常ccd對(duì)紅光比較敏感。波長(zhǎng)越長(zhǎng)，穿透能力越強(qiáng)。紅外的穿透能力強(qiáng)，適合檢測(cè)透光性差的物體，如棕色口服液雜質(zhì)檢測(cè)。

波長(zhǎng)越短，擴(kuò)散能力越強(qiáng)。紫外對(duì)表面的細(xì)微特征敏感，適合檢測(cè)對(duì)比不夠明顯的地方，如食用油瓶上的文字檢測(cè)。 表面瑕疵檢測(cè)一般使用藍(lán)光。

不同波長(zhǎng)的光線聚焦點(diǎn)不一樣，可以參照彩虹形成的原理。在圖像中心區(qū)域，不用顏色形成的光斑是同心圓。向圖像邊緣移動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生彩虹效應(yīng)，目標(biāo)特征將在更大區(qū)域上成像，會(huì)導(dǎo)致對(duì)比度降低。對(duì)像素較小的相機(jī)影響更嚴(yán)重。

審核編輯：劉清