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机器视觉光源亮斑与均匀性

时间:2012-08-26来源:www.shixinhua.com石鑫华视觉网 作者:石鑫华 点击:

光源亮斑

光源的亮斑一般都是光源的灯珠直射的地方最亮。哪怕是加了漫射板,也是类似的,只是情况会略有降低。而且很多灯珠排布在一起时,总是灯珠矩阵(我们认为这是一个矩阵)的中心比四周要亮。因为中心有更多的光线叠加在一起。
镜头成像时,总是镜头中心收集的光线多于四周,因此即使一个很大的均匀的面光,经镜头成像后,也总是中心比四周要亮。
因此镜头实际成像的亮斑,可能出现的情况会比较复杂。需要看具体的光源以及镜头的高度角度等。
镜头的亮斑,可以直接决定视场成像的均匀性,因此对于不同的光源的亮斑位置与大小,需要具体实验才能知道。而对于选择的光源是否适合案例,也只有实验得知。在实际应用中,虽然我们认为视场均匀性越均匀越好,但是很多时候要做到很均匀是比较困难的,因此只要能满足项目需求,即使有一些不均匀,也是可以解决总理的。
下面我们来看一款直径180角度30度的添加漫射板环形光源的亮斑成像实例。以下实验使用的相机AVT Stingray F125B,镜头使用的是VST的SV 2514H,镜头工作距离为550mm,视场大小 为120*90mm。
WD=0mm
WD=0mm
WD=18mm
WD=18mm
WD=25mm
WD=25mm
WD=30mm
WD=30mm
WD=40mm
WD=40mm
WD=50mm
WD=50mm
WD=60mm
WD=60mm
WD=70mm
WD=70mm
WD=80mm
WD=80mm
WD=90mm
WD=90mm
WD=100mm
WD=100mm
以下图像为以上灰度图像对应的彩色转换图(热量图?不知道如何称呼,站长石鑫华自己用LabVIEW + Vision写的,以更直观的方式显示出均匀性。)
256级灰度图对应的彩色值,黑色对应蓝色、白色对于红色
256级灰度图对应的彩色值,黑色对应蓝色、白色对于红色
WD=0mm对应彩色图
WD=0mm对应彩色图
WD=18mm对应彩色图
WD=18mm对应彩色图
WD=25mm对应彩色图
WD=25mm对应彩色图
WD=30mm对应彩色图
WD=30mm对应彩色图
WD=40mm对应彩色图
WD=40mm对应彩色图
WD=50mm对应彩色图
WD=50mm对应彩色图
WD=60mm对应彩色图
WD=60mm对应彩色图
WD=70mm对应彩色图
WD=70mm对应彩色图
WD=80mm对应彩色图
WD=80mm对应彩色图
WD=90mm对应彩色图
WD=90mm对应彩色图
WD=100mm对应彩色图
WD=100mm对应彩色图
从上面的图中可以知道,如180-30(添加漫射板)这样的环形光源,在视野为120*90mm左右时,最佳亮度与均匀度的工作距离在18mm左右。当工作距离再低时,亮度和均匀性都下降。当光源工作距离增大时,亮度总是递减的;但是均匀性上面,当工作距离为100左右时,同样呈现了较均匀的视野。这个情况的解释是这样的:当在18mm时,是环形光源各灯珠的照射正好均匀分布在视野内,光线基本无交叉;而工作距离为100时,灯珠的照射角度都是30度的,那么光线大部分是交叉的,并且工作距离较大,提供了更多的漫反射光照,从而达到了均匀性,并且可以预期的是,如果继续加大工作距离,光源的均匀性将会更好。但是由于距离太远,亮度下降明显。如果距离足够远,亮度足够强,就会成为平行光,提供非常均匀的光源照明,如太阳……
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