機器視覺漫反射光源相關知識簡介
在機器視覺系統(tǒng)中，光源具有非常重要的作用，但在實際應用環(huán)境中，總會受到物體表面多次反射而產(chǎn)生的均勻照明光線即環(huán)境光線的影響，使得檢測的精確度也受到一定影響。
具體光源在物體表面可以引起漫反射和鏡面反射。漫反射是指來自具體光源的能量到達表面上的某一點后，就均勻地向各個方向散射出去，使得觀察者從不同角度觀察時，這一點呈現(xiàn)的亮度是相同的。通常不光滑的粗糙表面總是呈現(xiàn)出漫反射的效果。
Lambert定律指出，漫反射的效果與表面相對于光源的取向有關，即：
Id =Ip ?Kd?cosθ
其中Id是漫反射引起的可見表面上一點的亮度。Ip是點光源發(fā)出的入射光線引起的亮度。Kd是漫反射系數(shù)，它的取值在0到1之間，隨物體材料不同而不同。是可見表面法向N和點光源方向L之間的夾角，即入射角，它應該在0°到90°之間。
為了簡化公式中余弦值的實際計算，可以假定向量N和L都已經(jīng)正規(guī)化，即已經(jīng)是長度為1的單位向量，這樣就可以使用向量的數(shù)量積或內(nèi)積。
因為這時cosθ =L ?N，于是得：
Id =Ip ?Id?(L? N)
將環(huán)境光線和漫反射的效果結(jié)合起來，計算亮度的公式應該寫成：
I =Ip ?Kd+Ip ?Id?(L ?N)
通常認為具體光源對可見表面產(chǎn)生的照明作用，是隨著光源與表面之間距離的增加而下降的。設R是光線從光源發(fā)出到達表面再返回的距離，則
I =Ip ?Kd+Ip ?Id?(L ?N)/R2
對于平行投影，光源在無窮遠處，故距離R成為無窮大。對于透視投影，1/R2也常常有很大的數(shù)值范圍而使效果不好。一種比較逼真的效果，可通過用r+k代替R2來獲得：
I =Ip ?Kd+Ip ?Id?(L ?N)/(r+k)
其中r是光源到表面的距離，k是根據(jù)經(jīng)驗選取的一個常數(shù)。
在機器視覺光源中，艾菲特公司研發(fā)生產(chǎn)的AFT-RD系列漫反射無影光源，LED所發(fā)出的光線通過半球型內(nèi)壁的漫反射板多次反射，實現(xiàn)全空間區(qū)域的漫射光照明，對于凹凸不平表面檢測起到特殊作用，可以完全消除陰影，亮度可調(diào)、低溫、均衡、無閃爍，無陰影，已經(jīng)被廣泛用于球型或曲面物體缺陷檢測、金屬、鏡面或玻璃等具有光澤物體的表面檢測中。本文來自機器視覺商城（www.china-vision.com.cn）
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