行业动态
机器视觉光源的光与被测物之间的相互作用
浏览:1010 次
时间:2015-04-21 16:00:40

        如图1所示,机器视觉光源的光与被测物有多种相互作用方式。

图1

        落到物体的光用黑箭头表示:(1)镜面反射(2)漫反射(3)定向透射(4)漫透射(5)背反射(6)吸收

        反射发生在不同介质的分界面上。被测物表面的粗糙程度等微细结构,决定了光线有多少发生漫反射有多少发生镜面反射。漫反射在各个方向上散射的光线基本是均匀的。对于镜面反射,入射光在同一个平面,而且它们与反射面法线的夹角是相等的。因此,被测物的形状等宏观结构决定了镜面反射的方向。然而在现实中镜面反射几乎不可能像镜子一样是理想的。相反,镜面反射在一定角度产生较强的波瓣形反射,如图2所示。入射光的角度决定是否有波瓣形反射,物体表面的微细结构决定波瓣的宽度。

        图2漫反射和镜面反射共同产生的光线分布

图2

        发生在金属或绝缘材料(如玻璃或者塑料)表面上的反射使光线产生部分偏振。偏振的产生源于漫反射和镜面反射,但实际上主要是由镜面反射决定的。

        物体表面反射光的多少由双向反射率分布函数(BRDF)表示。双向反射率分布函数是光线方向、观察方向及波长的函数。将双向反向分布函数在两个方向上积分,即可得到表面的反射率,表面反射率仅取决于波长。

        在两个透明的介质分界面上也会有反射,这样产生了背反射,从而产生重影。

        光线通过物体产生透射。当光线到达不同介质的分界面时,光的传播方向发生改变产生折射。物体的内部和表面结构决定透射为漫透射或定向透射。透过物体的光线多少称作透射率。同反射率一样,透射率也决定于光线的波长。

        入射光除反射和透射外剩下的光线都被吸收,吸叫就是入射光在物体内部被转换成热。如果我们假定落到一个物体上的光为I,反射光为R,入射光为T,吸收为A,根据能量守恒定律I=R+T+A。通常黑色的物体能吸收大量的光。

        除镜面反射外,上述各个物理量均取决于投射到物体的光的波长。不透明物体特有的颜色就是由与波长相关的漫反射及吸收决定的。而透明物体的颜色是与波长相关的透射决定的。

        实际的物体要比上述简单模型复杂的多。比如有的物体是由几层不同的材料组成的,表层对于一定波长的光透明,而反射其他波长的光,下一层又可能反射部分从上一层透过的光。因此,为实物找一个合适的光源常常需要大量的实验。

京ICP备14006130号-1
北京市海淀区上地信息路1号国际科技创业园1—1705
© Copyright 2011 北京萨尔笛科技 All rights reserved.