使用光學濾波，提高機器視覺的可重復性

 

光學濾波器已被用來幫助解決困難的機器視覺挑戰。

雖然光學濾波器通常被看作是機器視覺應用中的一個補充，其優化的照明和整個視覺系統使他們如此寶貴，他們應該從大多數應用程序的初始規劃階段考慮的能力。光過濾器的價值來自于他們的能力，以阻止所有不必要的環境照明，并通過只有輸出所需的檢查，同時增加對比度和分辨率。要為特定應用選擇合適的篩選器，首先定義改善對比度、減少眩光、顏色排序和清除條碼干擾的成像目標。通過測試不同帶寬帶通濾波器的白光，確定最佳的發光二極管波長。一旦選擇適當的光波長，相應的帶通濾波器可以用來控制變量。這篇文章將提供更多的信息，光學濾波器的優勢和選擇，并提供真實世界的例子，如何光學過濾器已被用來幫助解決困難的機器視覺挑戰。

 

光學濾波器基礎

光學濾波器是關于增加或保持一致的圖像質量，這反過來又可以提高精度和減少大多數機器視覺應用的檢查時間。過濾器改善圖像質量，通過阻斷干擾光包圍的應用程序和只有通過光，增加了價值的機器視覺應用，這往往會導致更高的對比度和分辨率。每個顏色聚焦在一個鏡頭的成像平面上的一個不同的點，這限制了所得到的圖像的分辨率，由于被稱為色差。通過使用一個帶通濾波器，只允許一個顏色到達鏡頭，可以有效地提高分辨率。

典型單色LED具有總的光輸出，跨越60至70納米，其通常具有±10nm的容限。一些機器視覺的帶通濾波器是可用的跨度80-90納米，并設計有目的地廣泛，以容納LED（及它們的典型容差偏移）的全部輸出。一條狹窄的帶通濾波器跨越40-50納米和敏銳窄帶濾波器跨越20納米。急性窄濾波器，例如，塊的環境光的最大數量;但是，它也降低感興趣的波長的強度。另一方面，一些帶通濾波器傳遞感興趣的整個波長。該濾光器將工作最好在一個特定的應用程序在很大程度上取決于對其中環境光與檢查操作的沖突的程度。一條狹窄的帶通濾波器（40-50nm）提供了廣大的極端環境光應用一個很好的妥協。

 

選擇濾光片

一個很好的起點，當選擇一個過濾器是理解成像的目的是什么，或成像問題可能是為了幫助確定哪些過濾器是要最適合的應用。 你想做什么？你需要什么看？確實對比度需要增加？你有很多的周圍地區的環境光進行檢查？是你要分開有不同的顏色？

接下來，利用白色光帶通濾波器，以確定您的應用的最佳LED波長。每個帶通濾波器突出類似的其對應的LED的輸出光的波長不同。觀看與每個過濾器捕獲的圖像使得可以評估不同波長（照明）如何將影響圖像質量。

包含各種各樣的帶通濾波器的過濾器測試套件通常是最快的方式找到最合適的波長，以優化圖像質量。它們可以用來快速找到光源和帶通濾波器，最大限度地提高對比度和減少干擾光控制的應用程序的可變性。

在應用程序的開始階段的另一個常見的問題是，是否使用單色或彩色視覺系統。在應用中，顏色是目前的第一個想法是使用一個顏色傳感器，但往往是一個單色成像系統和過濾器可以提供一個更有效的方式優化系統。考慮一下這個例子，左下方的圖像顯示盒發出的藍色。用一個彩色相機來看看藍色的印刷效率是無效的，因為只有25%的像素在彩色相機被配置為看到藍色的光。其余的，25%配置為看紅色和50%看綠色。一半的像素被設置來檢測綠色光，因為我們的眼睛更敏感的綠色光。另一方面，一個單色的過濾器與一個藍色的帶通濾波器利用100%的視覺系統中的像素，而帶通濾波器通過約90%的藍色光。其結果是，在這個應用程序中的單色光與一個藍色的帶通濾波器是90%的效率相比，25%的效率為一個顏色視覺系統。

偏振濾光器在眩光是一個問題的應用中是非常有用的。當光在一個特定的方向上極化時，點擊一個漫反射面大部分的光成為隨機偏振，并在隨機的方向反射。然而，強烈的反射存在的區域，保持多的入射光的偏振角。通過在相機鏡頭上放置另一個偏振濾光器，相對于偏振的光源角度旋轉90度，偏振光的強烈反射被相機鏡頭濾波器吸收。從非眩光區的擴散光被發送到相機鏡頭和眩光大大降低。

總之，光學過濾器往往是最簡單的，最快，最具成本效益的方式，以提高機器視覺應用中的可重復性和穩定性。通過控制到達視覺系統的光的質量和數量，光學過濾器可以阻止不需要的環境照明，通過只有用于檢查和增加對比度和分辨率的光。為了達到盡可能高的機器視覺性能，考慮在機器視覺應用的發展早期的光學濾波器。