Kaj pomenijo barvne značilnosti pri osvetlitvi strojnega vida?

Pri sistemih strojnega vida izbira in konfiguracija virov svetlobe kritično vplivata na kakovost slike in analizne rezultate. Barvne značilnosti – vključno s cromaticnostjo, temperaturo barve, korelirano temperaturo barve (CCT) in indeksom podajanja barv (CRI) – temeljno vplivajo na zmogljivost slikanja. Spodaj je podrobneje razloženih teh lastnosti in njihova pomembnost v industrijskih aplikacijah strojnega vida.

Cromaticnost: bistvo barve svetlobe

Kromatičnost določa lastno barvo, ki jo oddaja svetlobni vir. Različne kromatične lastnosti ustvarjajo različne vizualne učinke, ki neposredno vplivajo na kontrast, jasnost in barvno verodostojnost slike. Na primer:

○  Pri preverjanju površinskih napak izboljša primerno izbrana kromatičnost vidljivost ris na površini ali kontaminantov proti podrobnostim ozadja.

○  Rdeča svetloba (620–750 nm) izboljša kontrast pri pregledovanju bakrenih tirnic na tiskanih vezjih.

○  Modra svetloba (450–495 nm) poudari topografijo površine pri 3D skeniranju delov.

Natančno prilagajanje kromatičnosti omogoča inženirjem, da »programirajo« optični kontrast za določene materiale ali napake.

Barvna temperatura: Toplotni podpis svetlobe

Merkeljena v kelvinih (K), barvna temperatura opisuje občutno toplino ali hladino svetlobnega vira z primerjavo njegove barve s teoretičnim črnim telesom, segretim na to temperaturo:

○  Nizka barvna temperatura (1.800–3.500 K):

Rdečkasto/rumeni odtenki (npr. halogenske žarnice). Ustvarja »toplo« svetlobno okolje, primerno za zmanjšanje bleščanja na odsevnih površinah.

○  Srednja barvna temperatura (3500–5000 K):

Nevtralno bela (npr. bela LED dnevna svetloba). Uravnoteži barvno točnost in kontrast za splošne inspekcijske naloge.

○  Visoka barvna temperatura (5000 K–10 000 K):

Modrikasto-bela (npr. ksenon ločni virovnik). Omogoča visokoenergijsko osvetlitev za slikanje s hitro frekvenco ali detekcijo fluorescencije.

Uporabna naslanka: Pri pregledu polprevodniških plošč je pogosto uporabljena osvetlitev pri 5600 K, da se prilagodi pogoji v čistih prostorih in preprečijo artefakti zaradi premikov barve.

Korelirana barvna temperatura (CCT): Prebrižitev reže

Ne-termični svetlobni viri, kot so fluorescentne cevi ali LED-ji nimajo resničnih krivulj termalnega sevanja. CCT označuje zaznano barvno temperaturo tako, da nezvezne spektre poravnava z najbližjim ekvivalentom termalnega sevanja:

○  Pomembno za zagotavljanje doslednega tolmačenja barv v okoljih z:

Večvirnimi svetlobnimi sistemi

Starodavne fluorescenčne naprave v tovarnah

○  Sodobni vizualni sistemi uporabljajo umerjanje CCT za ohranjanje natančnosti barv pri integraciji hibridnega razsvetljave.

Indeks barvnega podajanja (CRI): Metrika verodostojnosti

CRI kvantificira sposobnost vira svetlobe, da razkrije resnične barve predmeta v primerjavi z naravno dnevno svetlobo (CRI=100). Merilo: 0–100.

○  Visok CRI (>90):

Nujno za aplikacije barvnega ujemanja (npr. preverjanje avtomobilskih barv, razvrščanje zdravilnih tablet).

○  Nizek CRI (<80):

Povzroča izkrivljanje barv (npr. rdeča komponenta se lahko zdi rjava).

Vpliv na industrijo : Ocenjevalci živil potrebujejo razsvetljavo s CRI≥95, da lahko natančno zaznajo zrelost ali kontaminacijo sadja in zelenjave.

Zaključek: Osvetlitev kot analitično orodje

V strojni vidnosti osvetlitev presega zgolj osvetljevanje – gre za inženirsko rešitev za pridobivanje informacij. Ključna načela implementacije:

○  Za naloge, kritične glede barve, prednostno določite CRI >90 in nadzorovano CCT

○  Uporabite hladne vire (LED-je) za stabilnost in zmanjšanje operativnih stroškov

○  Uporabite fotometre za standardizacijo osvetlitvenih pogojev

○  Prilagodite kromatičnost odzivom tarčnih materialov na optiko

Natančna osvetlitev pretvarja surove piksle v uporabne podatke. Ko se hiperspektralno slikanje razvija naprej, obvladovanje teh temeljnih stvari ostaja temelj zanesljive avtomatizacije.