Координация работы промышленных объективов и источников света играет важнейшую роль в разработке высокопроизводительных систем машинного зрения. Для достижения оптимального качества изображения требуется комплексное согласование оптических параметров, условий окружающей среды и целей обнаружения. Ниже перечислены некоторые ключевые факторы, влияющие на эффективность координации:
I. Балансировка диафрагмы и интенсивности источника света
Диафрагма (число F) существенно влияет на количество света, попадающего в систему.
Малая диафрагма (большое число F, например, F/16) уменьшает поглощение света и требует компенсации с помощью источника света высокой интенсивности. Её основное преимущество — увеличенная глубина резкости, что делает её пригодной для съёмки объектов со значительными перепадами высоты.
Напротив, большая диафрагма (малое число F, например, F/2.8) пропускает больше света, что делает её идеальным вариантом для съёмки в условиях слабого освещения или при высокой скорости движения. Однако из-за малой глубины резкости важно, чтобы объект съёмки оставался в фокальной плоскости.
II. Оптимальная координация диафрагмы и источника света
Объективы обычно достигают наилучшего разрешения при средних значениях диафрагмы (примерно на одну-две ступени меньше максимальной). При этом значении интенсивность источника света должна быть подобрана соответствующим образом, чтобы поддерживать оптимальный баланс между соотношением сигнал/шум и контролем оптических аберраций.
III. Синергия между глубиной резкости и равномерностью источника света
При использовании малой диафрагмы рекомендуется использовать её в сочетании с источником света с высокой степенью равномерности поверхности (например, источником света с диффузным отражением). Такое сочетание помогает предотвратить локальные переэкспонирование или недоэкспонирование, обеспечивая однородность изображения в условиях, требующих большой глубины резкости.
При использовании большой апертуры для усиления контрастности контуров можно использовать точечные или линейные источники света. Однако для минимизации помех от рассеянного света необходима тщательная регулировка угла источника света.
IV. Согласование разрешения с длиной волны источника света
Для задач высокоточного обнаружения важно выбрать источник света, соответствующий спектральным характеристикам линзы. Например, линзы видимого света следует использовать с белыми светодиодными источниками, а инфракрасные линзы — с инфракрасными лазерными источниками.
Кроме того, выбранная длина волны источника света должна избегать полос поглощения покрытия линзы, чтобы предотвратить потерю энергии и хроматическую аберрацию.
V. Стратегии экспозиции для динамических сцен
В сценариях высокоскоростного обнаружения часто требуется сочетание большой диафрагмы и короткой выдержки. В таких случаях рекомендуется использовать высокочастотный импульсный источник света (например, стробоскоп) для эффективного устранения размытия изображения.
Для приложений, требующих длительного времени экспозиции, следует использовать стабильный непрерывный источник света, а также рассмотреть такие меры, как использование поляризационных фильтров, для подавления помех от внешнего освещения и повышения качества изображения.
Время публикации: 21 августа 2025 г.