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视觉系统的一般构成-----晶新科技
作者: 发布日期:2017-06-05
视觉系统的一般构成-----晶新科技

  典型视觉系统
工作原理:光 敏感元件 (光电元件)
传感器:

视觉系统流程图
图像采集部分、图像处理部分、通信和I/O部分以及输出和执行机构
图像采集系统:可视化图像或特征®数据由光源、镜头、摄像机、图像采集卡等构成
单目视觉:一个摄像组件(镜头+摄像机)
多目视觉:多个摄像组件(镜头+摄像机)
图像质量好 ® 图像处理简单、结果理想
图像质量差 ® 图象处理麻烦、结果不理想
 
1、眼睛的结构及成像
人类视觉    —  眼睛
计算机视觉图像输入系统
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晶状体镜头;视网膜像敏面;
远物体晶状体扁平屈光能力小距离大(最大17mm)
近物体晶状体厚     — 屈光能力大距离小(最小14mm)
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2、电磁波谱

光谱--- 紫外 可见光 红外

可见光谱
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三、图像采集系统
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1、光源
(1)光源的作用:
①使视场具有足够照度 ---- 整体亮度、突出特征量
②满足一定的投影关系 ---- 位置变化、成像质量
③满足一定的滤光要求 ---- 区别、对比度
选择:几何形状、照明亮度、均匀度、光谱特性,发光效率、使用寿命
(2)光源的种类:
自然光源--- 天体(地球、太阳、星体)、大气


人工光源:
  1. 按发光机理:荧光灯 、卤素灯 、气体放电灯、发光二极管(LED)、
                             激光二极管LD 

①   白炽光源:器件:白炽灯 ---钨丝(熔点3600K
         特点: 谱线丰富(可见光+红外光)
           应用: 滤色片 窄带频率光,避免杂光干扰 仪器
           卤钨灯--- 改进的白炽灯(碘、溴)
           特点 --- 亮度高、发光效率高、体积小、成本低
气体放电光源:原理:气体分子激发→放电  (电弧灯)
器件:碳弧灯、钠弧灯、氙弧灯、水银弧灯
特点:功率大,光色接近日光,紫外线丰富
应用:强光、色温要求接近日光
③发光二极管:原理:半导体,电致发光
              器件:LED,可见光、红外光
                特点:体积小、功耗低、寿命长、响应快、易于数字控制、比普通光源单色性好、亮度高
应用:电路(信号)、仪器面板(提示、报警、状态显示)
④激光光源:原理:外界光→光原子→能级跃迁→受激辐射→光放大→谐振→辐射激光
特点:方向性好---发散角很小(约0.18º),比普通光小2~3数量级亮度高 --- 能量高度集中,亮度比普通光高几百万倍
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单色性好---光谱范围极小,频率单一;(He-Ne激光:λ=632.8nm,Δλ=10-6nm
相干性好---受激辐射,传播方向/振动方向/频率/相位一致
                        时间相干性、空间相干性均好
 器件:固体激光器---体积小,坚固,功率高 红宝石、(少用)
       气体激光器---小巧、单色性好、能连续工作、功率小 氦氖、CO2
       液体激光器---激光波长可连续调节(范围)→ 染科
       半导体激光器--效率高、体积小、重量轻、结构简单、功率小、非线性
 
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其中LED光源凭借其诸多的优点在现代视觉系统中得到越来越多的应用。
LED光源的种类(形状):
 
                                              点光源 --- 发光二极管
 

                          线光源                                                               面光源 --- 专用
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  1. 按安装方式:
背向照明:被测物在光源和摄像机之间   --- 对比度好              
前向照明:光源放在物体的后面    —— 便于安装           
结构光照明:光源有特定的方向,光束有精确的形状。
--- 光栅或线光源 ® 畸变 ® 三维形状
频闪光照明:高频率的光脉冲 --- 高速运动物体

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