Optik Tasarım: Sıklıkla Göz Ardı Edilen Saçılan Işık Sorunu

Makine görüşü projelerinde optik tasarım kalitesi, bir sistemin verimli ve doğru çalışıp çalışmadığını doğrudan belirler. Ancak, saçılan ışığın varlığı görüntü kalitesini ciddi şekilde tehdit edebilir.

Yüksek hassasiyetli endüstriyel denetimden otonom sürüş için gerçek zamanlı tanıma senaryolarına kadar, saçılan ışığın neden olduğu fantom görüntüler, renkli lens flerleri ve görüntü bulanıklığı gibi sorunlar yanlış değerlendirmelere ve doğruluk kaybına yol açabilir.

Bu nedenle, bir makine görüşü optik sistemi tasarlanırken saçılan ışıkla ilgili hangi faktörler dikkate alınmalı ve hangi çözümler kullanılabilir?

I. Saçılan Işığın Kaynakları ve Zararları

Saçılık ışık, normal görüntüleme yolundan sapma gösteren zararlı ışık anlamına gelir ve nedenleri görece karmaşıktır.

Saçılık ışığın yaygın kaynakları şunları içerir:

1. Lensle ilgili sorunlar: Eksik kaplama, aşırı yüksek yansıma oranı veya yüzey işçiliğinin kötü olması, lens yüzeyinde çoklu yansımalara neden olabilir.

2. Mekanik bileşenler: Yetersiz oksitlenme siyahlatma işlemi, iç yüzeylerdeki antirefleksiyon tasarımının olmaması ve kötü üretilmiş diyafram boyutları da saçılık ışığına yol açabilir.

3. Optik tasarım hataları: Optik yol yapısındaki gizli riskler, saçılık ışığının başka bir önemli kaynağıdır.

Saçılık ışığın görüntü kalitesi üzerindeki etkisi ihmal edilemez. Bu etki şunları

1. G örüntü çözünürlüğünü ve kontrastını düşürerek detayların bulanıklaşmasına ve tespit doğruluğunun ciddi şekilde etkilenmesine neden olur.

2. C seyirci ve sanal görüntülerden kaçının, çünkü gerçek görüntüyü gizleyen yanlış bilgiler, yanlış değerlendirmelere yol açabilir.

3. Belirli koşullar altında, renkli noktaların güçlü ışık kaynakları çevresinde görüntü analizini bozmasına neden olan dağılma ve gökkuşağı flarları oluşabilir.

4. Görüntünün genelinde sisli bir etki yaratarak resmin gri görünmesine ve siyah ile beyaz alanlar arasındaki sınırların bulanıklaşmasına neden olabilir. Renkli görüntülerde de sislenme olabilir.

5. Lensin optik ekseni ile görüş alanı içindeki ışık kaynağı arasında bir açı olduğunda, orijinal alanı kaplayarak bilgi kaybına neden olabilecek sürüklenme meydana gelebilir.

II. Saptanmış Işığa Yönelik Çözümler

1.  Optik Tasarımı İyileştirme:  

Yüksek kaliteli kaplamalar kullanma: Lens yüzeylerine düşük yansıma oranlı çok katmanlı kaplamalar uygulayarak ışık yansımasını etkili bir şekilde azaltabilirsiniz.

Mantıklı optik yol tasarımı: Işın izleme simülasyonu ile optik yol yapısını iyileştirerek sapkın ışığın görüntüleme alanına girmesini önleyin.

Saçılan ışığı önleyen diyaframlar kullanın: Optik yola diyafram eklemek, sapma gösteren ışığı engelleyebilir.

2. Harici Işık Kaynaklarını Kontrol Edin:

Güçlü harici ışık kaynaklarını engelleyin: Çekim ortamında lens kapanakları veya perdeler kullanarak, güçlü ışığa doğrudan maruz kalma miktarını azaltın.

Işık kaynağı açılarını ayarlayın: Işık kaynağı ile lens optik ekseni arasında fazla açı oluşturmadan yansıyan ışığın lense girmesini en aza indirgeyin.

Polarizasyon filtreleri kullanın: Belirli yönlerdeki ışığı süzerek saçılı ışık girişimini azaltın.

3. Mekanik Yapıyı İyileştirin:  

Optik sistem çevresindeki bileşenleri optimize edin: Yansıtmayı azaltmak için siyah mat boya püskürtme gibi anti-yansıma uygulamaları yapın.

Işık geçirmeyen yapılar ekleyin: Görüntüleme alanına saçılı ışığın girmesini önleyin.

4. Görüntü Sonrası Düzeltme:  

Kaçınılmaz durumlar için, saçılı ışığın etkisini azaltmak amacıyla sis giderme ve gürültü azaltma gibi görüntü işleme algoritmaları kullanın.

Ortam ışık yoğunluğuna göre kamera pozlama parametrelerini dinamik olarak ayarlayarak aşırı pozlama veya eksik pozlamayı önleyin.

III. Pratik Vaka

Bir endüstriyel muayene projesinde, müşteri, güçlü ortam ışığı altında ciddi görüntü bulanıklığından şikayet etti ve bu da tespit doğruluğunda önemli bir düşüşe neden oldu. Analiz, saçılan ışığın temel olarak lens içinden yansıyan ışıklar ve dışarıdan gelen güçlü ışığın direkt maruziyeti kaynaklı olduğunu ortaya koydu.

Aşağıdaki önlemler alındı:

1. Mekanik komponentlerden gelen yansımaları azaltmak için lens içine antireflektif kaplamalar eklendi.
2. Çekim ortamında dışarıdan gelen güçlü ışığı engellemek için lens kılıfları kuruldu.
3. Optik tasarım, saçılan ışığı engelleyen diyafram açıklıkları eklenerek optimize edildi.

Bu iyileştirmelerin ardından görüntü kalitesi önemli ölçüde arttı ve tespit doğruluğu beklenen seviyeye geri döndü.

IV. Sonuç

Çerçeve Yakalayıcı Seçerken Dikkat Edilmesi Gereken Faktörler:

Saçılan ışık, makine görüşü optik tasarımında göz ardı edilmemesi gereken kritik bir sorundur; çünkü doğrudan görüntü kalitesini ve sistem performansını etkiler.

Göz nuru miktarını en aza indirgemek için bir görüntüleme lensi, optik tasarım, yapısal tasarım, lens işlenmesi, mekanik parça işlenmesi ve montaj olmak üzere tüm aşamarda göz nuru önleme çabaları gerektirir.

Optik tasarımı optimize ederek, dış ışık kaynaklarını kontrol ederek, mekanik yapıları geliştirerek ve görüntü sonrası işleme düzeltmelerini dahil ederek, göz nuru etkileri etkili bir şekilde azaltılabilir; bu da sistem stabilitesini ve doğruluğunu artırır.

Pratik uygulamalarda, makine görüşü sistemlerinin çeşitli karmaşık ortamlarda stabil çalışmasını sağlamak amacıyla çözümler, özel senaryolara ve gereksinimlere göre esnek olarak seçilmelidir.