Reka Bentuk Optik: Isu Sinaran Bocor Yang Sering Diabaikan

Dalam projek pemenglihatan mesin, kualiti reka bentuk optik secara langsung menentukan sama ada sistem boleh beroperasi secara cekap dan tepat. Walau bagaimanapun, kehadiran cahaya bocor boleh mengancam kualiti imej secara serius.

Sama ada dalam pemeriksaan industri berkepersisan tinggi atau situasi pengenalan masa nyata untuk pemanduan autonomi, isu yang diakibatkan oleh cahaya bocor seperti imej hantu, flare pelangi, dan kabus imej boleh membawa kepada kesalahan penilaian dan pengurangan ketepatan.

Jadi, apabila mereka bentuk sistem optik pemenglihatan mesin, faktor-faktor berkaitan cahaya bocor apakah yang perlu diambil kira, dan apakah penyelesaian yang sedia ada?

I. Punca dan Bahaya Cahaya Bocor

Cahaya bocor merujuk kepada cahaya yang merbahaya yang menyimpang daripada laluan imej biasa, dan punca-puncanya agak kompleks.

Sumber-sumber biasa cahaya berselerak termasuk:

1. Isu berkaitan kanta: Salutan tidak sekata, pantulan terlalu tinggi, atau kualiti permukaan yang buruk boleh menyebabkan pantulan berbilang pada permukaan kanta.

2. Komponen mekanikal: Pengoksidaan hitam yang tidak mencukupi, tiada reka bentuk antipantulan di bahagian dalam, dan dimensi bukaan yang kurang tepat juga boleh menyebabkan cahaya berselerak.

3. Kekurangan dalam reka bentuk optik: Risiko tersembunyi dalam struktur laluan optik juga merupakan sumber utama cahaya berselerak.

Kesan cahaya berselerak terhadap kualiti imej tidak boleh diabaikan. Ia akan:

1. M engurangkan resolusi dan kontras imej, memburukkan butiran dan memberi kesan buruk kepada ketepatan pengesanan.

2. M enyebabkan imej hantu dan maya, di mana maklumat palsu menyembunyikan imej sebenar, seterusnya menyebabkan kesilapan penilaian.

3. Dalam keadaan tertentu, menyebabkan serakan dan flare pelangi, di mana tompok berwarna di sekitar sumber cahaya kuat mengganggu analisis imej.

4. Menghasilkan imej yang keseluruhannya kabur, menjadikan gambar kelihatan kelabu dan mengaburkan sempadan antara kawasan hitam dan putih. Imej berwarna juga mungkin mengalami kekaburan.

5. Apabila terdapat sudut antara paksi optik kanta dan sumber cahaya dalam medan penglihatan, kesan smear boleh berlaku, menutupi kawasan asal dan menyebabkan kehilangan maklumat.

II. Penyelesaian untuk Mengatasi Cahaya Bocor

1.  Optimumkan Reka Bentuk Optik:  

Gunakan salutan berkualiti tinggi: Mengaplikasikan salutan berbilang lapisan dengan pantulan rendah pada permukaan kanta dapat secara berkesan mengurangkan pantulan cahaya.

Reka bentuk laluan optik yang rasional: Mengoptimumkan struktur laluan optik melalui simulasi kesan surihan untuk mengelakkan cahaya bocor daripada memasuki kawasan penjanaan imej.

Gunakan aperture anti-cahaya bocor: Menambahkan aperture pada laluan optik boleh menghalang cahaya yang tidak diingini.

2. Kawal Sumber Cahaya Luaran:

Sekat sumber cahaya kuat luaran: Gunakan penutup lensa atau penghadang di persekitaran penembakan untuk mengurangkan pendedahan langsung kepada cahaya terang.

Laraskan sudut sumber cahaya: Elakkan sudut yang terlalu besar antara sumber cahaya dan paksi optik lensa untuk meminimumkan cahaya pantulan yang memasuki lensa.

Gunakan penapis polarisasi: Tapis cahaya dalam arah tertentu untuk mengurangkan gangguan cahaya serak.

3. Tingkatkan Struktur Mekanikal:  

Optimumkan komponen di sekitar sistem optik: Gunakan rawatan anti-pantulan, seperti menyembur cat hitam pekat, untuk mengurangkan pantulan.

Tambahkan struktur penghalang cahaya: Menghalang cahaya serak daripada memasuki kawasan imej.

4. Pembetulan Imej Selepas Pengimejan:  

Untuk situasi yang tidak dapat dielakkan, gunakan algoritma pemprosesan imej seperti penyingkiran kelabu dan penyingkiran bising untuk mengurangkan kesan cahaya serak.

Laraskan dinamik parameter dedahan kamera berdasarkan keamatan cahaya persekitaran untuk mengelakkan dedahan berlebihan atau kurang dedahan.

III. Kes Praktikal

Dalam satu projek pemeriksaan industri, pelanggan melaporkan kabus gambar yang teruk di bawah cahaya persekitaran yang kuat, menyebabkan penurunan ketara dalam ketepatan pengesanan. Analisis mendapati bahawa cahaya lari terutamanya berasal daripada pantulan di dalam kanta dan pendedahan langsung kepada cahaya kuat luaran.

Langkah-langkah berikut telah diambil:

1. Menambahkan salutan antipantulan di dalam kanta untuk mengurangkan pantulan daripada komponen mekanikal.
2. Memasang penutup kanta dalam persekitaran penembakan untuk menghalang cahaya kuat luaran.
3. Mengoptimumkan reka bentuk optik dengan menambahkan bukaan anticahaya lari.

Selepas peningkatan ini, kualiti gambar meningkat ketara, dan ketepatan pengesanan kembali ke tahap yang dijangka.

IV. Kesimpulan

Faktor-faktor yang Perlu Dipertimbangkan Apabila Memilih Penangkap Frame:

Cahaya lari merupakan isu kritikal dalam reka bentuk optik mesin penglihatan yang tidak boleh diabaikan, kerana ia secara langsung menjejaskan kualiti pengimejan dan prestasi sistem.

Untuk meminimumkan cahaya bocor, kanta pengimejan memerlukan usaha anti-cahaya bocor pada semua peringkat: reka bentuk optik, reka bentuk struktur, pemprosesan kanta, pemprosesan komponen mekanikal, dan pemasangan.

Dengan mengoptimumkan reka bentuk optik, mengawal sumber cahaya luar, meningkatkan struktur mekanikal, serta menggunakan pembetulan imej selepas pemprosesan, gangguan cahaya bocor boleh dikurangkan secara berkesan, meningkatkan kestabilan dan ketepatan sistem.

Dalam aplikasi praktikal, penyelesaian perlu dipilih secara fleksibel berdasarkan senario dan keperluan tertentu untuk memastikan operasi stabil sistem penglihatan mesin dalam pelbagai persekitaran kompleks.