SC Machine Vision Lighting Feature Analysis
机器视觉照明特征分析 系列培训：机器视觉照明
主讲人：
你的姓名
欢迎参加Microscan的机器视觉照明系列培训。 本次培训将讨论特征分析问题。
1
机器视觉照明特征分析
机器视觉照明特征分析 本次培训内容：
特征分析
吸收性（颜色波长）
纹理
凸高
形状
半透明性
对于确定在应用中需要使用哪种类型的照明而言，了解部件的特征至关重要。 在本 次培训中，我们将讨论五个通用的物体特征和特性。
2
机器视觉照明特征分析
特征分析： 选择最佳光源时，要分析和识别应突出哪些特征、 淡化哪些特征。 吸收性
受光线吸收性的影响的有
A bsorption（吸收性）
受光线方向性的影响的有
T exture（纹理） E levation（凸高） S hape（形状） T ranslucency（半透明性）
给它一个测试 - A TEST
半透明性
凸高
形状
纹理
选择具体应用中的最佳光源时，非常重要的是分析和识别应突出哪些特征、淡化哪些 特征。 受光源照明影响的五个通用的部件特征是： 吸收性、纹理、凸高、形状和半透明性。 人们称之为“A-TEST”技巧。
3
机器视觉照明特征分析
吸收性（颜色波长）: 有利地运用部件颜色 反射/吸收
相似的颜色被反射（亮） 对立的颜色被吸收（暗）
- 一个物体的可感知颜色是由光波长的吸收性和反射性所决定的。 可以利用这一原 理，通过控制光源的颜色来创造对比度。 - 光源和部件特征的颜色相似时，将反射更多光，特征就会明亮。 - 光源和部件的颜色是对立色时，反射光减少，特征也较暗。 - 使用色轮来确定对立颜色。
4
机器视觉照明特征分析
吸收性（颜色波长）: 使用不同颜色光源照明同一个部件的例子 在印刷电路板上定位一个基准标记
原始部件
色轮图表
蓝色光
绿色光
无对比度
无对比度
白色光
红色光在绿色部件上能形 成最佳对比度
低对比度
在这个例子中，我们要在印刷电路板上定位一个基准标记。 我们的目标是要使绿色 背景看起来更暗，这样与浅色的基准标记就能形成的对比度。 参照色轮后，我们确定红色是绿色的对立色，应该使用红色作为光源。 右边的图片 显示了不同颜色光源所造成的效果，其中红色光源形成的对比度最佳。
5
机器视觉照明特征分析
吸收性（颜色波长）: 有利地运用部件颜色
红外光源将淡化某些材料的颜色
白色光源， 黑白照相机
红外光源， 黑白照相机
红外光源倾向于淡化某些材料的颜色特征。 光源在有多种颜色的物体上的效果。
在这个例子中，显示了白色光源和红外
6
机器视觉照明特征分析
纹理： 表面纹理的变化可以形成对比度。 平滑的表面会反射镜面光 粗糙的纹理则会反射漫射光 照相机
镜
面
光源
光
漫射光
粗糙
平滑
粗糙表面反射漫射光， 平滑表面不反射漫射光
使用暗场光源照明在平滑似镜的表面上数据 矩阵码雕刻图（粗糙）的效果
- 可以利用表面的反射特性来形成特征部位的对比度，比如蚀刻标记或类似镜面的表 面。 在这个例子中，使用一个低角度或暗场光源来照射部件。 - 平滑表面用镜面方式反射光，光线方向偏离照相机；而蚀刻标记的粗糙纹理用漫射 方式反射光，光线方向朝向照相机。 - 结果我们得到高对比度、可靠的蚀刻数据矩阵码图像。 - 如果在这个例子中使用明场光源，蚀刻特征将变为反相，在明亮的反射背景衬托下 显得很暗。
7
机器视觉照明特征分析
纹理： 有纹理的表面
无纹理的表面
哑光
亮光
漫射光
镜面光
凹凸不平
反射面
粗糙
抛光
蚀刻
平滑
刷毛状
光滑
下面是一些有纹理和无纹理表面及它们之间的对比度效果的例子。 选择恰当光源 时，对纹理的考虑非常重要。 在设计一个需要标记或可追踪特征的部件时也非常有 用。
8
机器视觉照明特征分析
凸高：
部件上的凹凸部分将光线多次沿不同的方向反射
使用暗场和明场光源时，有凸起特征的表面将产生反相图像
暗 场
明 场 利用凸高来照亮一个球栅阵列
利用凸高来找到压制的OCR字体
利用反相照明 技巧在连接器壳上的例子
- 与平滑纹理和粗糙纹理之间的对比非常相似，有凸高的特征与没有凸高的特征对光 的反射也有差异。 - 左边的两个例子显示的是有凸高的表面特征所产生的对比度。 - 右边的例子显示的是在有凸高的表面采用明场和暗场照明的反相效果。
9
机器视觉照明特征分析
形状： 识别部件的轮廓 查找X边和Y边尺寸的变化 暗场照明可以界定一个边缘形状的轮廓 背光灯照明可以界定不透明物体的剪影或半透明部件里某个特征的剪影
利用暗场光源给这个连接器 的轮廓提供照明
背光灯照明对测量外形轮廓最佳
- 识别一个部件的形状或轮廓是一种非常常见的应用。 到这种结果。
有两种基本的照明技巧可得
- 使用暗场光源对部件进行前光灯照明可以获得特征轮廓。 - 使用漫射背光光源进行背光灯照射可获得特征剪影。 - 选择哪种技巧取决于具体应用中感兴趣的特征是什么
10
机器视觉照明特征分析
半透明性：
光在某些部件的不同区域有不同的穿透性
检查部件密度是否均匀
背光灯显示半透明性的变化
利用背光灯显示密度的变化
可以利用背光灯光源分析物体的半透明性。 如本例所示，部件的密度差异将在照相 机上产生不同的反射。 其他用到半透明性的应用可能包括探测玻璃内的气泡以及检 测清晰表面的丝印等。
11
机器视觉照明特征分析
快速参考表：
使用“A TEST”技巧来界定特征是一种非常有用的方法。 在Microscan网站上有一份快 速参考表，对不同特征类型选择哪种照明技巧提出了建议。
12
机器视觉照明特征分析
特征分析 回顾：
使目标特征的对比度最大化同时，使其他部分的对比度最小化 要分析一个部件的特征，那么就要使用“A-T-E-S-T” 受光线吸收性的影响的有
Absorption（吸收性）（包括射出和穿过） 受光线方向性的影响的有
Texture（纹理） Elevation（凸高） Shape（形状和轮廓） Translucency（半透明性）
总结而言，特征分析是确定光源方案的第一步。 要使目标特征能够被清晰识别，需 要对这个特征形成对比度。 利用“A TEST”来帮助识别一些常见特征，建立具体特征 和恰当照明技巧之间的联系。
13
机器视觉照明特征分析
谢谢。 更多信息： •
如果您需要进一步了解关于光源照明的信息，建议您观看机器视觉照明系列的其他 教学演示，比如机器视觉照明几何学。
•
如果您对这个话题有任何问题，请发送邮件到 [email protected]。
14
主讲人：
你的姓名
欢迎参加Microscan的机器视觉照明系列培训。 本次培训将讨论特征分析问题。
1
机器视觉照明特征分析
机器视觉照明特征分析 本次培训内容：
特征分析
吸收性（颜色波长）
纹理
凸高
形状
半透明性
对于确定在应用中需要使用哪种类型的照明而言，了解部件的特征至关重要。 在本 次培训中，我们将讨论五个通用的物体特征和特性。
2
机器视觉照明特征分析
特征分析： 选择最佳光源时，要分析和识别应突出哪些特征、 淡化哪些特征。 吸收性
受光线吸收性的影响的有
A bsorption（吸收性）
受光线方向性的影响的有
T exture（纹理） E levation（凸高） S hape（形状） T ranslucency（半透明性）
给它一个测试 - A TEST
半透明性
凸高
形状
纹理
选择具体应用中的最佳光源时，非常重要的是分析和识别应突出哪些特征、淡化哪些 特征。 受光源照明影响的五个通用的部件特征是： 吸收性、纹理、凸高、形状和半透明性。 人们称之为“A-TEST”技巧。
3
机器视觉照明特征分析
吸收性（颜色波长）: 有利地运用部件颜色 反射/吸收
相似的颜色被反射（亮） 对立的颜色被吸收（暗）
- 一个物体的可感知颜色是由光波长的吸收性和反射性所决定的。 可以利用这一原 理，通过控制光源的颜色来创造对比度。 - 光源和部件特征的颜色相似时，将反射更多光，特征就会明亮。 - 光源和部件的颜色是对立色时，反射光减少，特征也较暗。 - 使用色轮来确定对立颜色。
4
机器视觉照明特征分析
吸收性（颜色波长）: 使用不同颜色光源照明同一个部件的例子 在印刷电路板上定位一个基准标记
原始部件
色轮图表
蓝色光
绿色光
无对比度
无对比度
白色光
红色光在绿色部件上能形 成最佳对比度
低对比度
在这个例子中，我们要在印刷电路板上定位一个基准标记。 我们的目标是要使绿色 背景看起来更暗，这样与浅色的基准标记就能形成的对比度。 参照色轮后，我们确定红色是绿色的对立色，应该使用红色作为光源。 右边的图片 显示了不同颜色光源所造成的效果，其中红色光源形成的对比度最佳。
5
机器视觉照明特征分析
吸收性（颜色波长）: 有利地运用部件颜色
红外光源将淡化某些材料的颜色
白色光源， 黑白照相机
红外光源， 黑白照相机
红外光源倾向于淡化某些材料的颜色特征。 光源在有多种颜色的物体上的效果。
在这个例子中，显示了白色光源和红外
6
机器视觉照明特征分析
纹理： 表面纹理的变化可以形成对比度。 平滑的表面会反射镜面光 粗糙的纹理则会反射漫射光 照相机
镜
面
光源
光
漫射光
粗糙
平滑
粗糙表面反射漫射光， 平滑表面不反射漫射光
使用暗场光源照明在平滑似镜的表面上数据 矩阵码雕刻图（粗糙）的效果
- 可以利用表面的反射特性来形成特征部位的对比度，比如蚀刻标记或类似镜面的表 面。 在这个例子中，使用一个低角度或暗场光源来照射部件。 - 平滑表面用镜面方式反射光，光线方向偏离照相机；而蚀刻标记的粗糙纹理用漫射 方式反射光，光线方向朝向照相机。 - 结果我们得到高对比度、可靠的蚀刻数据矩阵码图像。 - 如果在这个例子中使用明场光源，蚀刻特征将变为反相，在明亮的反射背景衬托下 显得很暗。
7
机器视觉照明特征分析
纹理： 有纹理的表面
无纹理的表面
哑光
亮光
漫射光
镜面光
凹凸不平
反射面
粗糙
抛光
蚀刻
平滑
刷毛状
光滑
下面是一些有纹理和无纹理表面及它们之间的对比度效果的例子。 选择恰当光源 时，对纹理的考虑非常重要。 在设计一个需要标记或可追踪特征的部件时也非常有 用。
8
机器视觉照明特征分析
凸高：
部件上的凹凸部分将光线多次沿不同的方向反射
使用暗场和明场光源时，有凸起特征的表面将产生反相图像
暗 场
明 场 利用凸高来照亮一个球栅阵列
利用凸高来找到压制的OCR字体
利用反相照明 技巧在连接器壳上的例子
- 与平滑纹理和粗糙纹理之间的对比非常相似，有凸高的特征与没有凸高的特征对光 的反射也有差异。 - 左边的两个例子显示的是有凸高的表面特征所产生的对比度。 - 右边的例子显示的是在有凸高的表面采用明场和暗场照明的反相效果。
9
机器视觉照明特征分析
形状： 识别部件的轮廓 查找X边和Y边尺寸的变化 暗场照明可以界定一个边缘形状的轮廓 背光灯照明可以界定不透明物体的剪影或半透明部件里某个特征的剪影
利用暗场光源给这个连接器 的轮廓提供照明
背光灯照明对测量外形轮廓最佳
- 识别一个部件的形状或轮廓是一种非常常见的应用。 到这种结果。
有两种基本的照明技巧可得
- 使用暗场光源对部件进行前光灯照明可以获得特征轮廓。 - 使用漫射背光光源进行背光灯照射可获得特征剪影。 - 选择哪种技巧取决于具体应用中感兴趣的特征是什么
10
机器视觉照明特征分析
半透明性：
光在某些部件的不同区域有不同的穿透性
检查部件密度是否均匀
背光灯显示半透明性的变化
利用背光灯显示密度的变化
可以利用背光灯光源分析物体的半透明性。 如本例所示，部件的密度差异将在照相 机上产生不同的反射。 其他用到半透明性的应用可能包括探测玻璃内的气泡以及检 测清晰表面的丝印等。
11
机器视觉照明特征分析
快速参考表：
使用“A TEST”技巧来界定特征是一种非常有用的方法。 在Microscan网站上有一份快 速参考表，对不同特征类型选择哪种照明技巧提出了建议。
12
机器视觉照明特征分析
特征分析 回顾：
使目标特征的对比度最大化同时，使其他部分的对比度最小化 要分析一个部件的特征，那么就要使用“A-T-E-S-T” 受光线吸收性的影响的有
Absorption（吸收性）（包括射出和穿过） 受光线方向性的影响的有
Texture（纹理） Elevation（凸高） Shape（形状和轮廓） Translucency（半透明性）
总结而言，特征分析是确定光源方案的第一步。 要使目标特征能够被清晰识别，需 要对这个特征形成对比度。 利用“A TEST”来帮助识别一些常见特征，建立具体特征 和恰当照明技巧之间的联系。
13
机器视觉照明特征分析
谢谢。 更多信息： •
如果您需要进一步了解关于光源照明的信息，建议您观看机器视觉照明系列的其他 教学演示，比如机器视觉照明几何学。
•
如果您对这个话题有任何问题，请发送邮件到 [email protected]。
14
