
[視學課堂] 偏振相機的基本應用場景
- 分類:公司新聞
- 作者:
- 來源:
- 發布時間:2021-08-24 15:51
- 訪問量:
【概要描述】工業視覺的相機類型多種多樣,我們最常用的是面陣相機與線掃相機,但工業場景中也會有若干偏振相機的應用領域,本篇為大家帶來偏振相機應用場景介紹。
[視學課堂] 偏振相機的基本應用場景
【概要描述】工業視覺的相機類型多種多樣,我們最常用的是面陣相機與線掃相機,但工業場景中也會有若干偏振相機的應用領域,本篇為大家帶來偏振相機應用場景介紹。
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- 發布時間:2021-08-24 15:51
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工業視覺的相機類型多種多樣,我們最常用的是面陣相機與線掃相機,但工業場景中也會有若干偏振相機的應用領域,本篇為大家帶來偏振相機應用場景介紹。
我們知道振動方向對于傳播方向的不對稱性叫做偏振。四個不同角度的偏振片(90°, 45°, 135° 和0°) 分別放置于單個像元上,每四個像元一組作為一個計算單元。
偏振相機通過四向偏振器來捕捉畫面物體中的不同程度的極化信息,直接體現在拍攝的畫面中,可適用于玻璃檢測、應力檢測等應用;同時還可以檢測玻璃、金屬等單色或彩色相機難以檢測的反光表面。
偏振光為機器視覺開啟了一條新的思路,傳統機器視覺無法檢測的應力、表面粗糙度、合金成分等應用,而這些都是偏振相機的優勢體現,極大地延伸了機器視覺的探測能力。多維的偏振信息可以提供更加多樣的檢測信息,例如物體的幾何外形、材料的種類、反射表面粗糙度等諸多特性。我們常見的偏振相機應用場景有:
1.捕捉單色物體的形貌
在很多情況下,從捕捉的圖像獲取單色物體的形貌是有困難的,偏振相機卻可以輕松獲取黑色物體的表面形貌。該原理是因為不同的表面方向,對光線的偏振狀態的影響是不同的,從而在偏振相機的圖案中反映出來。
普通相機整體圖像成黑色,物體的形貌輪廓不能識別,而偏振相機可以清晰的識別出物體的輪廓信息。
2.捕捉單色物體表面的劃傷
當光滑的白色物體表面有微小劃傷時,普通相機難以清晰的呈現劃傷,但在偏振相機下,劃傷將會比較明顯,這和物體表面的粗糙度有關,物體表面劃傷后其表面的粗糙度發生了變化,偏振態會有所不同,偏振相機能清晰呈現物體表面劃傷。
3. 捕捉透明物體
很多情況下,透明物體因為其透光率高,普通的亮度圖較難捕捉。而偏振相機會因其材質與背景的差異可以很容易的區分開來,其偏振度圖像和偏振角圖像也能夠很容易的同背景區分開。
原圖為一透明的玻璃瓶內放一塑料片,在瓶體下面放置一背光源,因其玻璃瓶和塑料片均為透明材質,透光率高,普通相機無法明顯地識別瓶內的塑料片,但偏振相機其因材質的不同和透光率的不同,會使偏振態不同,從而很容易的區分開玻璃瓶和塑料片。
原圖為透明薄膜上有切割的線條,在背光的情況下,普通相機上不能看清切割的線條,在偏振相機偏振度的模式下能看到清晰的切割線條。在普通相機下,光線均經樣品透過進入相機,在圖像灰度值上整個圖像無差異,區分不開樣品上的切割線條;在偏振相機下,切割的線條和樣品其他區域的偏振態是存在差異的,在偏振度圖像上可以看出切割線條。
4. 不同材質的區分
多維的偏振信息可以提供更加完善的物體表面信息,例如材料種類,偏振相機可以用于區分材料種類。
上圖中左邊為金屬合金,右邊為木材,因其材質的不同,其物理屬性不同,偏振相機就能很容易的區分不同材質。
5. 物體內部應力檢測
物體表面的微小形變或內部材料分布在普通相機下無法觀察到,但在偏振相機下可以看到材料內部應力的累計部分與其他區域的不同。
從偏振相機的偏振度圖和偏振角圖可以很明顯的看到尺子內部的應力累計情況。而普通相機完全無法檢測到內部應力。
傳統圖像成像關注于光的振幅信息和光譜信息,從圖像的亮度和結合樣品的背景顏色、反射率、吸收率、透過率等信息來檢測樣品,偏振成像在傳統成像的基礎上不僅關注光的強度信息還加入了偏振的信息,使偏振成像能解決傳統成像不能解決的問題,不僅可以檢測幾何形狀和表面,還可以檢測常規成像無法檢測到的物理性質,它可以用來檢測物體內部應力,檢查單色物體形貌,捕獲透明物體,可以識別不同背景下的目標,以及增強難以區分物體的對比度。做到傳統相機不可做到的領域,拓寬工業視覺檢測范圍。
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