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视觉技术

镜面反射及其在机器视觉中的应用

文章来源:石鑫华视觉网时间:2022-07-15 11:12:15 点击:508

镜面反射及其在机器视觉中的应用

镜面反射的定义

一束平行光射到平面镜上,反射光是平行的,这种反射叫做镜面反射;即物体的反射面是光滑的,光线平行反射,如镜子,平静的水面,光盘等。

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镜面反射与漫反射

当一束光射到凸凹不平的物体时,他的反射光线也是射向不同的方向的,不是平行的,所以我们才能从不同的地方看到同一个物体,而这种反射方式称为漫反射,否则,如果都是镜面反射的话,我们只有站在特定的地方才能看的到物体。

 

镜面反射是指反射波(电磁波、或声波,水波)有确定方向的反射;其反射波的方向与反射平面的法线夹角(反射角),与入射波方向与该反射平面法线的夹角(入射角)相等,且入射波、反射波,及平面法线同处于一个平面内。摄影时应避免镜面反射光线进入摄影机镜头,由于镜面反射光线极强,在像片上将形成一片白色亮点,影响地物本身在像片上的显现。

 

镜面反射所成像的性质是正立的,等大的,位于物体异侧的虚像。

镜面反射遵循光的反射定律。即:

1.反射角等于入射角(等角)

2.入射光线,反射光线与法线在同一平面内(共面)

3.入射光线和反射光线分别位于法线两侧

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光的反射

 

镜面反射在机器视觉中的应用

机器视觉中,为了突出特征,通常都需要使用专用的机器视觉光源对目标进行打光照明。在这个打光照明的过程中,绝大部分的光学理论基础就是光的反射,而且其中大部分的还是镜面反射。

 

机器视觉、图像处理等邻域,通常为了得到效果好的图像。需要被测特征非常突出。这在图像上表现了对比度、梯度非常大。而为了使对比度、梯度变大,这就需要在目标边缘上尺可能的是白色更白,黑色则更黑。这样才能有更好的边缘对比度。

 

要想得到这样的效果,则需要使用相对应的光源进行打光,通常的方法有两种,一种是将目标打亮,背景打黑以突出白色特征。另一种则是将背景打亮,目标打黑以突出黑色特征。前一种比较常见的有边缘检测、划痕等。后一种比较常见的有字符检测、表面污渍等。

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光盘表面的划痕

如上图所示为光盘表面的划痕检测,使用的就是镜面反射,如果光盘表面良好,则其为非常好的镜面,则使用同轴平行光源等进行照射,则表面表现为亮色;当表面有划痕、污渍等时,因为其已经不是平整的镜面了,会将垂直照射的光线反射到别的地方去而无法反射回镜头,因此表现为黑色。从而非常方便的判断表面有无划痕、异物等。


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