نورپردازی ماشین بینایی – تکنیک‌های افزایش دقت و عملکرد

این ماه، ما در مورد یکی از عناصر اصلی و گاهی اوقات کم استفاده شده سیستم‌های بینایی – نورپردازی – بحث می‌کنیم. نورپردازی در کنترل کیفیت بینایی ماشین شاید یکی از مهمترین جنبه‌هایی باشد که باید به درستی انجام شود. این امر بسیار مهم است زیرا دوربین را قادر می‌سازد جزئیات لازم را ببیند. در واقع، نورپردازی ضعیف یکی از دلایل اصلی شکست نصب سیستم‌های بینایی ماشین و عملکرد ضعیف سیستم بینایی است. بنابراین، باید در تعیین رویکرد صحیح نورپردازی برای یک برنامه بینایی ماشین، اولویت اصلی باشد. در حالی که جدیدترین نسل سیستم‌های بینایی یادگیری عمیق هوش مصنوعی می‌توانند تا حدودی نوسانات روشنایی را جبران کنند، هیچ چیز جایگزین توانایی نورپردازی دقیق یک محصول برای دیده شدن نواحی معیوب توسط دوربین نمی‌شود. درست انجام دادن این اصول، کار پردازش تصویر نرم‌افزاری را بسیار قابل کنترل‌تر می‌کند. اگر قصد خرید با بهترین قیمت دوربین پردازش تصویر ، قیمت دوربین صنعتی ، قیمت دوربین بینایی ماشین و سنسور پردازش تصویر را دارید کافیست به فروشگاه ایمیجین سورس مراجعه کنید.

نورپردازی ماشین بیناییبرای هر کاربرد کنترل کیفیت بینایی، اهداف روشنایی مشترکی وجود دارد:

1. به حداکثر رساندن کنتراست ویژگی‌های قطعه یا شیء مورد بررسی.
2. به حداقل رساندن کنتراست در ویژگی‌هایی که مورد توجه نیستند.
3. حذف عوامل حواس‌پرتی و تنوع‌ها برای دستیابی به ثبات.

از این نظر، موقعیت و نوع نورپردازی کلید به حداکثر رساندن کنتراست ویژگی‌های بررسی‌شده و به حداقل رساندن هر چیز دیگری است. به این فکر کنید که چگونه یک اپراتور دستی یک قطعه را از نظر کیفیت بررسی می‌کند. معمولاً، آنها آن را جلوی نور قرار می‌دهند و در حالی که سر خود را حرکت می‌دهند، می‌بینند که نور چگونه از نواحی خاص منعکس می‌شود و به آرامی کل قطعه یا جزئیات لازم را در صورت نیاز پوشش می‌دهند. گاهی اوقات، حتی آن را رو به نور نگه می‌دارند تا پس‌زمینه‌ای برای دیدن آلودگی یا ویژگی‌ها ایجاد کنند. یک انسان همه این کارها را به طور غریزی انجام می‌دهد، اما برای یک سیستم بینایی دیجیتال، این کار به نوعی باید تکرار شود – و با سرعت بالا!

موقعیت روشنایی

اولین چیزی که باید در نظر گرفته شود، موقعیت نورپردازی است. موقعیت نورپردازی، روشنایی، سایه، کنتراست و اینکه چه عنصر نوری توسط سیستم دوربین دیده خواهد شد را تعیین می‌کند. طبقه‌بندی کلی موقعیت‌های نورپردازی بینایی ماشین را می‌توانید در زیر مشاهده کنید.

انواع نورپردازی بینایی ماشین

در بینایی ماشین، دو نوع رایج نورپردازی مورد استفاده، فیبر نوری و LED هستند. فیبر نوری اجازه می‌دهد تا منبع نور از صحنه دور قرار گیرد و یک کابل فیبر نوری نور را به صحنه سیستم بینایی منتقل می‌کند. این همچنین می‌تواند اجازه دهد تا سطح نور لوکس بالاتری در یک منطقه کوچکتر متمرکز شود.

چراغ‌های ال‌ای‌دیتاکنون رایج‌ترین مورد استفاده بوده است زیرا:

تکنیک نورپردازی ماشین بینایی

• سرعت بالا
• ضربانی – به ترتیب روشن و خاموش می‌شود و فقط در صورت لزوم استفاده می‌شود
• استروبینگ برای ثابت کردن حرکت اشیاء با حرکت سریع، برای از بین بردن تأثیر نور محیط، مفید است.
• قابلیت قرارگیری انعطاف‌پذیر در اشکال مختلف. جهت‌دار یا پراکنده
• طول عمر بالا
• خروجی پایدارتر
• رنگ‌ها – موجود در رنگ‌های مرئی و نامرئی

چراغ‌های گنبدی

• طراحی شده برای ارائه نور از تقریباً هر جهتی
• هنگام بررسی ویژگی‌های سطحی روی یک جسم با هندسه منحنی پیچیده، از انعکاس نور جلوگیری کرده و نور یکنواختی را فراهم می‌کند.

روشنایی تله‌سنتریک

• تشخیص دقیق لبه و تحلیل نقص از طریق تصویربرداری سیلوئت
• اشیاء بازتابنده
• دقت بالا و اندازه‌گیری دقیق

نور پراکنده

• فیلترها با ایجاد کنتراست، ویژگی‌های اشیاء را روشن‌تر یا تیره‌تر می‌کنند.
• جلوگیری از تابش ناهموار نور بر روی سطوح بازتابنده

نور مستقیم

• نورپردازی را در همان مسیر نوری دوربین ارائه می‌دهد

سایر عناصر کلیدی که هنگام طراحی نورپردازی برای محیط بینایی ماشین باید در نظر گرفته شوند شامل جهت، روشنایی و رنگ/طول موج در مقایسه با رنگ هدف است.

زاویه/جهت نورپردازی

موقعیت و زاویه LEDها تأثیر مستقیمی بر توانایی دوربین سیستم بینایی در مشاهده کنتراست در مناطق خاص دارد. این امر به طراحی تنظیمات روشنایی اجازه می‌دهد تا شرایط نوری بهینه را برای برجسته کردن مناطق کلیدی محصول فراهم کند. این امر پردازش تصویر سیستم بینایی ماشین را سازگارتر می‌کند و ارائه یک راه‌حل قوی را آسان‌تر می‌کند. در این زمینه چندین تکنیک مختلف برای بررسی وجود دارد.

میدان روشن – نوری که توسط جسم روشن شده منعکس می‌شود، در محدوده اپتیک/دوربین قرار دارد.

نورپردازی از جلو با میدان روشن – نور منعکس شده توسط جسم صافی که به آن نور تابیده می‌شود توسط اپتیک/دوربین جمع‌آوری می‌شود. این نور، ویژگی‌های تاریکی را در پس‌زمینه‌ای روشن ایجاد می‌کند.

نورپردازی از پشت زمینه روشن – نور یا متوقف می‌شود یا اگر ماده شفاف یا مات باشد، از طریق سطح منتقل می‌شود.

میدان تاریک – نوری که توسط جسم روشن شده منعکس می‌شود، خارج از محدوده اپتیک/دوربین است.

نورپردازی از جلو با میدان تاریک – نور منعکس شده توسط اپتیک/دوربین جمع آوری نمی شود. ویژگی های غیر مسطح سطح را به عنوان ویژگی های روشن تر در پس زمینه تاریک تقویت می کند.

نورپردازی از پشت زمینه تاریک – نوری که توسط جسم منتقل شده و توسط ویژگی‌های غیرمسطح پراکنده می‌شود، در یک پس‌زمینه تاریک به صورت روشن‌تر نشان داده می‌شود.

رنگ/طول موج

یکی دیگر از جنبه‌هایی که باید هنگام طراحی نورپردازی بینایی ماشین در نظر بگیرید، فیلترهایی است که می‌توانند در جلوی لنز قرار گیرند. این فیلترها معمولاً به جلوی لنز پیچ می‌شوند. آن‌ها می‌توانند انتقال طول موج‌های خاصی از نور را محدود کنند و به تصویر اجازه دهند تا متناسب با شرایط خاصی که در فرآیند بینایی ماشین شناسایی می‌شود، تغییر کند.

فیلترها

• برای روشن یا تیره کردن ویژگی‌های شیء، کنتراست ایجاد کنید.
• مثلاً فیلترهای رنگی روشن‌تر می‌کنند (مثلاً نور قرمز، ویژگی‌های قرمز را روشن‌تر می‌کند) و فیلترهای رنگی مخالف، تیره‌تر می‌کنند (مثلاً نور قرمز، ویژگی‌های سبز را تیره‌تر می‌کند).
• فیلترهای پولاریزه نوعی فیلتر هستند که برای کاهش تابش خیره‌کننده یا نقاط داغ استفاده می‌شوند. آن‌ها کنتراست را افزایش می‌دهند، بنابراین می‌توان کل اشیاء را تشخیص داد.