اهمیت منبع های نوری در بینایی ماشین
هدف از نورپردازی
هنگام عکاسی با دوربین دیجیتال، نور اضافی اغلب لازم است. به عنوان مثال، دوربینهای ترافیکی در تقاطعها اغلب برای عکس گرفتن چشمک میزنند. به طور مشابه، در بینایی ماشین، نور برای ثبت تصاویر با کیفیت بالا ضروری است. هسته یک سیستم بینایی ماشین، جمعآوری و پردازش تصویر است و نور عامل مهمی است که بر کیفیت تصویر تأثیر میگذارد. نور مناسب میتواند تا حد زیادی دشواری تشخیص تصویر را کاهش دهد و دقت و قابلیت اطمینان سیستم را بهبود ببخشد.
برای سیستمهای بازرسی بینایی ماشین، یک منبع نور پایدار و یکنواخت بسیار مهم است. هدف منبع نور تشخیص واضح شی مورد اندازهگیری از پس زمینه و به دست آوردن تصاویر با کیفیت و کنتراست بالا است. هنگام گرفتن یک تصویر، مهم ترین چیز این است که یک تفاوت واضح در مقیاس خاکستری بین جسم مورد اندازهگیری و پس زمینه به دست آيد. یک طراحی نور خوب میتواند به دوربین اجازه دهد تا ویژگیهای جسم را با دقت بیشتری ثبت کند و کنتراست بین جسم و پس زمینه را بهبود بخشد. به این ترتیب، طراحی نور و سیستم نوری مهم ترین عاملی است که موفقیت یا شکست یک سیستم بینایی را تعیین میکند.
اهمیت نورپردازی
یک سیستم کامل بازرسی بینایی ماشین عمدتاً شامل جمعآوری تصویر و تجزیه و تحلیل آن است. تمام اطلاعات از تصویر میآید و کیفیت تصویر برای کل سیستم بینایی بسیار مهم است. منبع نور عامل مهمی است که بر کیفیت تصاویر سیستم بینایی ماشین تاثیر میگذارد. اگر طراحی نور مناسب نباشد، این میتواند منجر به تلاشهای بی دریغ در طراحی الگوریتم پردازش تصویر و سیستم تصویربرداری شود. در حال حاضر هیچ سیستم روشنایی بینایی ماشین در جهان وجود ندارد که بتواند الزامات مختلف بازرسی را برآورده کند. بنابراین برای هر مورد خاص نیاز است که یک دستگاه نورپردازی مناسب طراحی شود تا بهترین نتیجه حاصل شود.
در سیستمهای بینایی ماشین، نقش منبع نور عمدتاً در موارد زیر منعکس میشود:
- برجسته کردن تفاوت بین نقص و پس زمینه، افزایش کنتراست تصویر، همانطور که در شکل(2-1a) نشان داده شده است.
- ایجاد مطلوبترین اثر تصویربرداری برای پردازش تصویر، همانطور که در شكل(2-1b) نشان داده شده است.
- روشن کردن هدف، افزایش روشنایی هدف، غلبه بر تداخل نور محیطی، و حفظ ثبات تصویر، همانطور که در شکل(2-1c) نشان داده شده است.
عوامل موثر بر منبع نور
به دست آوردن یک تصویر با کیفیت بالا و قابل پردازش در سیستمهای بینایی ماشین بسیار مهم است. موفقیت طراحی سیستم بینایی تا حد زیادی به این بستگی دارد که آیا کیفیت و ویژگیهای تصویر برجسته شده است یا خیر. انتخاب منبع نور مناسب یک عامل کلیدی در تضمین کیفیت تصویر است و ملاحظات کلیدی برای انتخاب منبع نور شامل موارد زیر است:
- كنتراست(Contrast)
کنتراست برای بینایی ماشین بسیار مهم است. در کاربردهای بینایی ماشین، مهمترین وظیفه روشنایی ایجاد حداکثر کنتراست بین ویژگیهای جسم مورد مشاهده و مواردی که باید نادیده گرفته شوند است به طوري كه تشخیص ویژگیها آسانتر شود. تفاوت در مقادیر خاکستری بین ویژگیهایی که باید استخراج شوند و پسزمینه تصویری که در اینجا توضیح داده شده است، با تصویر گرفته شده با استفاده دوربین سیاه و سفید نشان داده شده است.
همانطور که در شکل 2-2(a) نشان داده شده است، زمانی که کنتراست بین تصویر و پس زمینه کم است، دیدن کاراکترها دشوار است. همچنين همانطور که در شکل 2-2(b) نشان داده شده است، زمانی که کنتراست بین تصویر و پس زمینه بالا باشد، کاراکترها به وضوح قابل مشاهده هستند.
یکنواختی(Uniformity)
یک منبع نور با یکنواختی خوب که عملکرد پایدار سیستم بینایی ماشین را تامین میکند، می تواند تضمین کند که سطوح خاکستری تصویر در قسمت شناسایی شده قطعهکار اساساً یکسان است. این امر برای تجزیه و تحلیل نرم افزار مفید است و میتواند خطر قضاوت نادرست را کاهش دهد. برای تصاویر با یکنواختی خوب، مقادیر خاکستری کل پسزمینه تصویر نباید تفاوت قابل توجهی داشته باشد، که در درجه اول تحت تأثیر روش نورپردازی است. برای محیطهای کاری با انعکاس قوی، به طور کلی دو روش نورپردازی وجود دارد: تمام انعکاس یا بدون انعکاس.
همانطور که در شکل 2-3(a)نشان داده شده است، اگر انعکاس سطحی قوی روی جسم وجود داشته باشد، ممکن است کاراکترهای روی سطح جسم را بپوشاند. اگر نور یکنواخت نباشد، بر روی جلوه پردازش تأثیر میگذارد، و مقادیر خاکستری بهدستآمده از دریافت تصویر نیز ممکن است متفاوت باشد، که میتواند باعث ایجاد تداخل در هنگام استخراج ویژگیها شود. همانطور که در شکل
2-3(b)نشان داده شده است، مقادیر خاکستری کل پسزمینه تصویر نسبتا نزدیک هستند و پردازش آن را بسیار آسانتر میکند.
یکنواختی و کنتراست معیارهای اساسی برای قضاوت در مورد کیفیت تصویر هستند، در حالی که انتخاب صحیح منبع نور، کلید تأثیرگذاری بر کیفیت تصویر است.
روشنایی
روشنایی فاکتور مهمی است که در انتخاب منبع نور باید در نظر گرفته شود و تا حد امکان باید منبع نوری با روشنایی بالا انتخاب شود. هنگامی که منبع نور به اندازه کافی روشن نیست، شرایط زیر ممکن است رخ دهد: اولا، نسبت سیگنال به نویز دوربین به اندازه کافی بالا نیست، بنابراین کنتراست تصویر به اندازه کافی بالا نیست، و امکان ظاهر شدن نویز در تصویر بر این اساس افزایش می یابد. ثانیاً، اگر منبع نور به اندازه کافی روشن نیست، دیافراگم باید افزایش یابد که باعث کاهش عمق میدان میشود. ثالثاً، وقتی منبع نور به اندازه کافی روشن نباشد، تأثیر نور تصادفی مانند نور طبیعی بر روی سیستم افزایش مییابد.
مشخصات سطح اجسام
پیچیدگی نورپردازی بینایی ماشین به دلیل تغییر در ویژگیهای سطح اشیا ایجاد میشود. اگر تمام مشخصات سطحی اشیا یکسان بود، تکنیک های مختلف نورپردازی در کاربردهای عملی ضروری نبود. دقیقاً به این دلیل که ویژگیهای سطحی اجسام متفاوت است، باید مشاهده کرد که آیا ویژگیهای سطح اجسام در میدان دید فلز، شیشه، پلاستیک یا مواد دیگر هستند یا خیر، و جهت تابش منبع نور بر سطح را تجزیه و تحلیل کرد.
واردات کلیه تجهیزات اتوماسیون صنعتی، بردهای کنترلی انواع ربات، کامپیوترهای صنعتی
