機(jī)器視覺(jué)光源基礎(chǔ)知識(shí)(圖文)
2020-09-04 09:36:10
內(nèi)容摘要：機(jī)器視覺(jué)光源基礎(chǔ)知識(shí)
我們知道機(jī)器視覺(jué)中，各種光源對(duì)圖像撲捉起著很重要的作用。但為什么機(jī)器視覺(jué)需要這么多種顏色的光了? 為什么機(jī)器視覺(jué)中常用紅色LED燈了？這就需要我們對(duì)光的一些基本知識(shí)有所了解。
一、光的本質(zhì)
光是一種電磁波，具有波粒二重性。我們使用波的特性解釋光的傳播，而使用粒子的特性解釋關(guān)的能量變化。光的不同顏色關(guān)鍵是其波長(zhǎng)不同，下圖是光作為電磁波的頻譜：
對(duì)人類(lèi)眼睛可見(jiàn)的光只有很小的范圍，但對(duì)機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用而言，非可見(jiàn)的紅外和紫外光也是非常重要的。
這是我們機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用光的一個(gè)重要理論基礎(chǔ)。
二．光的頻譜響應(yīng)
隨著波長(zhǎng)的不同，不同物體產(chǎn)生或接受的光波能量作用是不同的，光的頻譜響應(yīng)就是描述這一特性。下圖就是機(jī)器視覺(jué)中從應(yīng)用到光波頻譜響應(yīng)：
人眼只對(duì)可見(jiàn)光敏感，以下是對(duì)人類(lèi)眼睛而言的光譜響應(yīng)圖：
可以看到對(duì)人類(lèi)而言*敏感的是綠色光。
下圖光譜響應(yīng)圖中你能猜出那個(gè)是金屬鋁、那個(gè)是金的光譜響應(yīng)圖嗎？
你猜對(duì)了嗎?
上面綠色的線代表的是鋁的頻譜響應(yīng)，紫色線代表的是金的頻譜響應(yīng)圖。因?yàn)殇X對(duì)我們來(lái)說(shuō)一般表現(xiàn)出白色，說(shuō)明對(duì)每種顏色波長(zhǎng)它反應(yīng)都很均勻，沒(méi)有那種波長(zhǎng)很突出，但對(duì)金而言其呈現(xiàn)黃色，因此在黃色波段其頻譜響應(yīng)變化是很大的。
下圖是太陽(yáng)光的頻譜響應(yīng)圖：
太陽(yáng)光有相當(dāng)能量在常見(jiàn)光波段之外。
我們常用的鎢燈頻譜怎樣了? 下圖是鎢燈的頻譜響應(yīng)：
可以看到其大部分能量是集中在紅外區(qū)，從這點(diǎn)說(shuō)，其作為日常照明是有很大的能量浪費(fèi)。
作為機(jī)器視覺(jué)的紅色LED燈頻譜如何了？下圖是紅色LED燈的頻譜響應(yīng)圖：
我們可以看到LED燈波段集中，大約在15個(gè)納米左右的范圍內(nèi)，而且能量效率高，除此之外LED燈壽命也長(zhǎng)。因此機(jī)器視覺(jué)中我們經(jīng)常使用LED光源。