在工业图像处理中,表面和几何形状如何影响光线

照明在工业图像处理中起着决定性的作用:它决定了对象的可见度、对比度的可靠识别以及相机后续评估的准确性。图像质量不仅取决于相机本身,在很大程度上还取决于光线如何照射到不同的表面和形状。对这些关系的基本了解对于高效可靠的图像处理至关重要。

当光线落在粗糙的表面上时,光线会向不同方向散射。
光线在介于光面和哑面之间的表面上的表现。

光线对不同表面性质有何反应?

表面的类型决定了光的反射、散射或吸收方式。

光泽表面

当光线照射到高度抛光的表面时,光线主要以均匀的角度反射,就像镜子一样。然而,即使是理想的镜子,也只能反射约 95% 的光线。在图像处理中,这会导致明亮的反射、曝光过度或热点,从而影响对比度并造成不正确的评估。

半光面或略带纹理的表面

光泽度不高或极其粗糙的表面会向多个方向散射光线,而大部分光子仍会沿着入射角反射。对于工业图像处理来说,这意味着必须仔细调整照明,以避免阴影或亮度不均。

亚光表面

非常粗糙或无光泽的表面对光线的散射非常漫射。理想情况下,光线均匀地分布在各个方向,垂直于表面的光线强度最高。这样的表面会产生稳定均匀的图像信号,有利于对比度检测。

对象的形状有什么作用?

不仅是材料,对象的几何形状也会影响相机捕捉到的光线。

平面

照明在平面上的光反射示意图。
光在平面上的反射

这里可以专门控制光线反射。如果照相机的位置处于照明的反射入射角,则大部分光线都能到达视野。凹痕或标记会产生有针对性的光损失,在图像中表现为对比度。这在检测代码、标签或标记时尤为重要。

曲面或弯曲表面

照明在曲面上的光反射示意图。
光在曲面上的反射

在曲面上,很大一部分光子无法到达相机。实际上,这意味着对比度会减弱,评估更加困难。为了可靠地照明此类表面,工程师们依靠较大或多向照明,从不同角度均匀地照明对象。

这对工业应用有何影响?

对于许多图像处理应用来说,了解光线在不同表面上的表现至关重要:

  • 质量控制:必须可靠地识别不平整、划痕或标记。照明的选择取决于表面是光面、哑面还是纹理面。
  • 条形码和标签识别:平面与曲面会影响条形码或 DataMatrix 代码的可读性。
  • 自动分拣和检测:不同的材料需要不同的照明解决方案,以便始终如一地检测对象。

结论:有意识地控制光线、表面和形状

图像处理离不开对比,而对比是由光线、材料和几何形状的相互作用产生的。如果了解不同表面如何反射和散射光线,就可以有针对性地使用照明,避免反射,提高图像质量。这样,从闪光的金属部件到无光泽的塑料表面,即使是复杂的物体也能得到可靠的识别和分析。

作者

Picture of 马克斯-穆斯特曼

马克斯-穆斯特曼

职位名称