Die Bedeutung der Beleuchtung für die Bildverarbeitung
Willkommen zur nächsten Serie von Blogs über industrielle Bildverarbeitung von ClearView Imaging. In den nächsten vier Blogbeiträgen werden wir die Rolle der Beleuchtung in industriellen Bildverarbeitungssystemen untersuchen und erklären, warum die Beleuchtung niemals übersehen, sondern stattdessen als Schlüsselkomponente eines erfolgreichen Bildverarbeitungssystems betrachtet werden sollte.
Egal, ob Sie daran interessiert sind, Ihr eigenes Bildverarbeitungssystem für ein Projekt oder eine kommerzielle Anwendung zu bauen, oder ob Sie einfach nur mehr über die Beleuchtung für die industrielle Bildverarbeitung erfahren möchten, dieser Blogbeitrag ist für Sie.
Letztendlich ist die Beleuchtung für alle Anwendungen der industriellen Bildverarbeitung von grundlegender Bedeutung, und diese Liste umfasst natürlich Druck und Verpackung, Robotik, industrielle Automatisierung, Medizin, Biowissenschaften und die Automobilindustrie, um nur einige zu nennen. Wir wünschen Ihnen viel Spaß beim Lesen.
Beleuchtung für die industrielle Bildverarbeitung
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Weitere Informationen zu Kontrast und Bildqualität im - Optische Parameter Teil 1 - Optische Parameter Teil 2 - MTF-Diagramme und -Kurven - Aberrationen und Verzeichnungen - Auswahl der richtigen Linse für Ihre Anwendung |
Beleuchtung ist absolut entscheidend für eine gute Bildqualität. Bei allen Anwendungen der industriellen Bildverarbeitung wünschen wir uns gut beleuchtete Umgebungen, damit Objekte wiederholt mit klar definierten Details und Kanten und einem ausreichend hohen Kontrastverhältnis abgebildet werden können, um das zu erkennen, was wir erkennen möchten.
Die wichtigste Erkenntnis hierbei ist, dass Sie die besten Kameras, Objektive, PCs, Software und Bildvorverarbeitungsalgorithmen haben könnten, aber nichts davon könnte eine gut geplante und geeignete Beleuchtung ersetzen, um wichtige Details hervorzuheben. Eine gute Beleuchtung macht so ziemlich alles andere im Prozess viel einfacher.
Leider ist es nicht so einfach, wie nur ein Licht in die gleiche Richtung wie Ihre Kamera zu richten – es gibt viele Faktoren zu berücksichtigen, bevor Sie sich für eine Beleuchtungsanordnung für Ihr System entscheiden, und es wird immer eine optimale Art der Beleuchtung für Ihre Anwendung geben.
Lassen Sie uns einige grundlegende Themen rund um die Beleuchtung in der industriellen Bildverarbeitung besprechen.
Graustufen in digitalen Bildern
Ein digitales Bild kann als eine ein- oder zweidimensionale Kombination von Pixeln beschrieben werden. Jedes dieser Pixel hat seine eigene Position (X/Y) und Intensität.
Bei der Monochrom-Bildgebung wird diese Intensität typischerweise in Graustufen definiert, die von 0-255 reichen.
Ein Bereich von Graustufen, 0-255.
Kontrast kann als die Disparität zwischen diesen Graustufenwerten beschrieben werden – 0 ist dunkel, 255 ist hell. Betrachten wir, wie diese Werte für die Bildverarbeitung gelten.
Kontrast beim Pattern Matching & Geometric Model Finder
In der Matrox Imaging Library X gibt es zwei Funktionen, die zum Erkennen von Mustern und Objekten in digitalen Bildern verwendet werden.
Mustererkennung
Die erste davon heißt Pattern Matching und basiert auf der normalisierten Graustufenkorrelation (NGC), einer klassischen Technik der Bildverarbeitung, die ein Muster findet, indem sie nach einer ähnlichen räumlichen Intensitätsverteilung sucht.
Obwohl es sich um eine bewährte Erkennungsmethode handelt, kann die normalisierte Graustufenkorrelation in schlecht oder dynamisch beleuchteten Umgebungen Schwierigkeiten haben. Daher ist es wichtig, eine Beleuchtungsanordnung zu wählen, die eine wiederholbare Bildqualität mit guten Kontrastwerten erzeugt.
Geometrischer Modellfinder
Das Geometric Model Finder Tool hingegen verwendet geometrische Merkmale (z.B. Konturen), um ein Objekt zu finden. Das Tool findet schnell und zuverlässig mehrere Modelle – einschließlich mehrerer Vorkommen – die mit Subpixelgenauigkeit verschoben, gedreht und/oder skaliert werden.
GMF lokalisiert ein Objekt, das teilweise fehlt, und funktioniert weiterhin, wenn eine Szene ungleichmäßigen Beleuchtungsänderungen unterliegt, wodurch die Beleuchtungsanforderungen gelockert werden.
Sichtbares Lichtspektrum & Spektralbereich
Wenn wir von sichtbarem Licht sprechen, beziehen wir uns auf einen Bereich im Lichtspektrum, der für das menschliche Auge sichtbar ist, zwischen 380-780 Nanometer (nm). Dies wird als Spektralbereich bezeichnet.
Der Spektralbereich ist sehr wichtig bei der Betrachtung der Beleuchtung für Ihr Bildverarbeitungsprojekt. Vereinfacht ausgedrückt hängt die Farbe des Lichts von seiner Wellenlänge ab, und verschiedene Wellenlängen haben unterschiedliche Eigenschaften, wenn sie mit verschiedenen Materialien und Umgebungen verwendet werden.
Licht für die Bildverarbeitung charakterisieren
Es gibt eine Reihe von Eigenschaften, die Licht bei der Interaktion mit Objekten annehmen kann. Hier sind die drei Haupttypen:
Diffusion
Diffusion ist im Wesentlichen die Streuung von Licht durch ein Medium.
Betrachten Sie, wie die Diffusion variiert, wenn sich Licht durch ein strukturiertes Glasstück im Vergleich zu einem normalen Fenster ausbreitet.
Gibt es Oberflächen in Ihrem Vision-System, die Licht unerwünscht streuen würden? Könnte eine diffuse Beleuchtungsanordnung einen besseren Kontrast in Ihrem Bild ermöglichen?
Reflexion
Denken Sie daran, ohne dass Licht von einem Objekt abprallt, können wir es nicht sehen (es sei denn, es ist selbst eine Lichtquelle). Das bedeutet, dass wir uns fast immer auf die Reflexion einer Lichtquelle verlassen müssen, um ein gutes Bild zu erzeugen; dabei ist es auch wichtig, die Reflektivität des Objekts zu berücksichtigen, das wir erfassen möchten, und die Arten der Beleuchtung, die die Bildqualität fördern oder behindern.
Ohne die Sonne als Lichtquelle würden wir Schwierigkeiten haben, den Mond zu sehen.
Brechung
Brechung ist die Art und Weise, wie Lichtstrahlen durch Medien basierend auf ihrer Wellenlänge „gebrochen“ zu werden scheinen. Längere Wellenlängen werden weniger gebrochen als kürzere Wellenlängen, daher wird orangefarbenes oder rotes Licht weniger gebrochen als blaues oder violettes Licht.
Beugung
Die letzte Beleuchtungseigenschaft in dieser Liste ist die Beugung, bei der Licht um Objekte herum gebogen zu werden scheint. Dies ist jedoch in der industriellen Bildverarbeitung nicht üblich, daher ist es nicht unbedingt notwendig, dies zu berücksichtigen.
Beleuchtung für die industrielle Bildverarbeitung & Beleuchtungslösungen von ClearView Imaging
Das war unsere Einführung in die Beleuchtung für die industrielle Bildverarbeitung. Schauen Sie sich unsere große Auswahl an Beleuchtungen für die industrielle Bildverarbeitung in unserem Produktbereich an!
Bleiben Sie dran nächste Woche, wenn wir die verschiedenen Arten der Beleuchtung für die industrielle Bildverarbeitung erkunden werden!
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