使用光学滤波，提高机器视觉的可重复性

 

光学滤波器已被用来帮助解决困难的机器视觉挑战。

虽然光学滤波器通常被看作是机器视觉应用中的一个补充，其优化的照明和整个视觉系统使他们如此宝贵，他们应该从大多数应用程序的初始规划阶段考虑的能力。光过滤器的价值来自于他们的能力，以阻止所有不必要的环境照明，并通过只有输出所需的检查，同时增加对比度和分辨率。要为特定应用选择合适的筛选器，首先定义改善对比度、减少眩光、颜色排序和清除条码干扰的成像目标。通过测试不同带宽带通滤波器的白光，确定最佳的发光二极管波长。一旦选择适当的光波长，相应的带通滤波器可以用来控制变量。这篇文章将提供更多的信息，光学滤波器的优势和选择，并提供真实世界的例子，如何光学过滤器已被用来帮助解决困难的机器视觉挑战。

 

光学滤波器基础

光学滤波器是关于增加或保持一致的图像质量，这反过来又可以提高精度和减少大多数机器视觉应用的检查时间。过滤器改善图像质量，通过阻断干扰光包围的应用程序和只有通过光，增加了价值的机器视觉应用，这往往会导致更高的对比度和分辨率。每个颜色聚焦在一个镜头的成像平面上的一个不同的点，这限制了所得到的图像的分辨率，由于被称为色差。通过使用一个带通滤波器，只允许一个颜色到达镜头，可以有效地提高分辨率。

典型单色LED具有总的光输出，跨越60至70纳米，其通常具有±10nm的容限。一些机器视觉的带通滤波器是可用的跨度80-90纳米，并设计有目的地广泛，以容纳LED（及它们的典型容差偏移）的全部输出。一条狭窄的带通滤波器跨越40-50纳米和敏锐窄带滤波器跨越20纳米。急性窄滤波器，例如，块的环境光的最大数量;但是，它也降低感兴趣的波长的强度。另一方面，一些带通滤波器传递感兴趣的整个波长。该滤光器将工作最好在一个特定的应用程序在很大程度上取决于对其中环境光与检查操作的冲突的程度。一条狭窄的带通滤波器（40-50nm）提供了广大的极端环境光应用一个很好的妥协。

 

选择滤光片

一个很好的起点，当选择一个过滤器是理解成像的目的是什么，或成像问题可能是为了帮助确定哪些过滤器是要最适合的应用。 你想做什么？你需要什么看？确实对比度需要增加？你有很多的周围地区的环境光进行检查？是你要分开有不同的颜色？

接下来，利用白色光带通滤波器，以确定您的应用的最佳LED波长。每个带通滤波器突出类似的其对应的LED的输出光的波长不同。观看与每个过滤器捕获的图像使得可以评估不同波长（照明）如何将影响图像质量。

包含各种各样的带通滤波器的过滤器测试套件通常是最快的方式找到最合适的波长，以优化图像质量。它们可以用来快速找到光源和带通滤波器，最大限度地提高对比度和减少干扰光控制的应用程序的可变性。

在应用程序的开始阶段的另一个常见的问题是，是否使用单色或彩色视觉系统。在应用中，颜色是目前的第一个想法是使用一个颜色传感器，但往往是一个单色成像系统和过滤器可以提供一个更有效的方式优化系统。考虑一下这个例子，左下方的图像显示盒发出的蓝色。用一个彩色相机来看看蓝色的印刷效率是无效的，因为只有25%的像素在彩色相机被配置为看到蓝色的光。其余的，25%配置为看红色和50%看绿色。一半的像素被设置来检测绿色光，因为我们的眼睛更敏感的绿色光。另一方面，一个单色的过滤器与一个蓝色的带通滤波器利用100%的视觉系统中的像素，而带通滤波器通过约90%的蓝色光。其结果是，在这个应用程序中的单色光与一个蓝色的带通滤波器是90%的效率相比，25%的效率为一个颜色视觉系统。

偏振滤光器在眩光是一个问题的应用中是非常有用的。当光在一个特定的方向上极化时，点击一个漫反射面大部分的光成为随机偏振，并在随机的方向反射。然而，强烈的反射存在的区域，保持多的入射光的偏振角。通过在相机镜头上放置另一个偏振滤光器，相对于偏振的光源角度旋转90度，偏振光的强烈反射被相机镜头滤波器吸收。从非眩光区的扩散光被发送到相机镜头和眩光大大降低。

总之，光学过滤器往往是最简单的，最快，最具成本效益的方式，以提高机器视觉应用中的可重复性和稳定性。通过控制到达视觉系统的光的质量和数量，光学过滤器可以阻止不需要的环境照明，通过只有用于检查和增加对比度和分辨率的光。为了达到尽可能高的机器视觉性能，考虑在机器视觉应用的发展早期的光学滤波器。