معرفی 5 منبع نور مهم در بینایی ماشین و پردازش تصویر

در سیستم های بینایی ماشین و پردازش تصویر  نورپردازی نقش مهمي را بازی می کند. بزرگترین متخصصان بینایی ماشین در دنیا می گویند که حساس ترین و بحرانی ترین مورد در انجام یک پروژه بینایی ماشین انتخاب منبع نور است. انتخاب درست منبع نور در سیستم های بینایی ماشین باعث می شود که برنامه نویسی پردازش تصویر نیز آسان شود. از طرفی انتخاب اشتباه در بسیاری از موارد باعث می شود پروژه به شکست بخورد.

با توجه به اهمیت موضوع تیم ویژن سیستم به عنوان اولین سایت فارسی به آموزش تخصصی انواع منابع نور در بینایی ماشین پرداخته است.  ما در مقاله تکنیک های نورپردازی در سیستم های بینایی ماشین و پردازش تصویر انواع روشهای نورپردازی و کاربرد هریک از آنها را به شما آموزش دادیم. در این مقاله به معرفی 5 مورد از پرکاربردترین منابع نور مورد استفاده در سیستم های پردازش تصویر خواهیم پرداخت.

نکته: برخی مفاهیم به کاربرد شده در این مقاله مثل: نورپردازی از جلو ، روشنایی در میدان تاریک ، نور از پشت (back light ) ، نور مستقیم و پخشنده در مقاله تکنیک های نورپردازی در سیستم های بینایی ماشین و پردازش تصویر تشریح شده است.

برای ثبت نام در “دوره آموزشی بینایی ماشین با نرم افزار هالکن ” اینجا کلیک کنید.

1- منبع نور صفحه ای (Array Light) مورد استفاده در بینایی ماشین

شکل زیر یک نمونه لایت صفحه ای را نمایش می دهد که در حالت نور از جلو از آن استفاده شده است. با تنظیم زاویه نور صفحه ای به صورت مایل می توان از آن به عنوان یک منبع روشنایی میدان تاریک استفاده کرد. لایتهای صفحه ای در اندازه ها و رنگ های مختلفی تولید می شوند. گاهی نیاز است برای روشن کردن یک فضای بزرگ از ترکیب چند منبع نور صفحه ای استفاده کرد.

در شکل زیر یک نمونه از لایت صفحه ای را مشاهده می کنید که در آن از ورق دیفیوز یا پخش کننده نور استفاده نشده است. البته گاهی اوقات به منبع نور با پخش شوندگی بیشتری احتیاج است در این صورت از مدلهایی استفاده می شود که صفحه ی روی آن نور را پخش می کند (صفحه ی روی آن مات است).

نکاتی در باره لایت صفحه ای

• منبع نور بایستی در فاصله مناسب با زاویه مناسب از شی نصب گردد.
• از لایت صفحه ای می توان در کنترل ابعادی اجسام استفاده کرد.
• نور را روی سطوح هموار و ناهموار پراکنده می کند.
• در شناسایی نقص محصولات کاربرد دارد.
• می تواند به صورت روشنایی از جلو و میدان تاریک به کار گرفته شود.

2- رینگ لایت (Ring Light)

در تصویر نحوه قرار گیری لایت رینگی برای دیدن جسم نشان داده شده است. مطابق شکل دوربین از حلقه وسط رینگ لایت جسم را می بیند. رینگ لایت ها در ابعاد و شکل های گوناگونی تولید می شوند که دو نمونه از آنها در شکل به نمایش در آمده اند؛ این نوع لایت ها بسته به ارتفاع رینگ لایت و زاویه قرار گیری led ها روی آن می توانند هر دو حالت نور پردازی از جلو و نور پردازی به شیوه میدان تاریک به کار برده شوند.

یکی از کاربردهای مهم رینگ لایت در بررسی اجسام دایره ای شکل است به عنوان نمونه فرض کنید می خواهیم زائده های موجود در دهانه بطری را شناسایی نماییم. برای این کار کافی است دوربین از زاویه بالا بطری را ببیند. همانطور که در تصویر نشان داده شده است استفاده از رینگ لایت می تواند به وضوح این زائده را نمایش دهد.

نکاتی در مورد رینگ لایت ها

• نسبت به لایت های دیگر ارزان هستند و موارد کاربرد بسیاری دارد.
• بایستی فاصله ی آنها از شی و زاویه ی تابش نور در آنها به درستی تنظیم گردد.
• کنتراست تصویر خوبی ایجاد می نمایند.
• بررسی اجسام دایره ای مثل واشر، درب بطری مناسب هستند.

3- نور از پشت (Back Light)

Back Light ها در ابعاد و رنگ های گوناگونی تولید می شوند؛ این لایت ها دارای نمونه های معمولی و حرفه ای هستند. تفاوت نوع معمولی و حرفه ای Back Light این است که در نوع حرفه ای پرتوی نور Back Light کاملا مستقیم است. در شکل یک نمونه Back Light و نحوه ی قرارگیری آن در میدان دید دوربین را مشاهده می کنید؛ بسته به نیاز Back Light می تواند در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان نمونه به تصویر یک لامپ رشته ای که با Back Light گرفته شده است دقت نمایید؛ در این تصویر تشخیص سالم بودن رشته ی لامپ به راحتی صورت می گیرد.

ویژگی های نور از پشت (Back Light)

•  ماکزیمم کنتراست بین شی و پس زمینه ایجاد میشود.
• Back Light ها در اندازه گیری اجسام، تشخیص سوراخ های جسم و… کاربرد دارند. به عنوان نمونه می توان وجود (یا عدم وجود) سوراخ های موجود روی یک قطعه فلزی را با استفاده از بك لايت بررسی نمود.
• در این نوع تصویر برداری عکس به صورت شَبَح ساده می گردد و بدین ترتیب تشخیص ویژگی های مربوط در تصویر را ساده می کند.
• این نوع نورپردازی می تواند در بازرسی محصولات با سرعت زیاد به کار برده شود.
• در اجسام نیمه شفاف می توان عیب ها را به کمک Backlight تشخیص داد.
• جزییات روی سطح با Backlight از دست خواهند رفت.
• برای Object هایی که شامل چندین پایه یا قطعه هستند نور backlight به سختی قابل استفاده است یا اساسا غیر قابل استفاده است!

4- منابع نور خطی (Bar Light) در بینایی ماشین

لایت خطی ارزان ترین لایت مورد استفاده در پردازش تصویر است که می تواند می تواند در نورپردازی از جلو و میدان تاریک مورد استفاده قرار گیرد. نحوه شناسایی بارکدها را با استفاده از لایت خطی در تصویر مشاهده می کنید. لایت های خطی فضای کمی اشغال می کنند. این لایت ها به سهولت قابل نصب هستند و با تنظیم فاصله و زاویه آن ها نسبت به اجسام می توان از بازتاب ناخواسته در تصویر جلوگیری کرد. یکی از موارد کاربرد این لایت ها می تواند خواندن بارکد باشد که در تصویر نشان داده شده است.

ویژگی های لایت خطی (Bar Light)

• از لایت های خطی می توان در کنترل ابعاد خارجی جسم، بازرسی لیبل و بازرسی نقص محصولات استفاده کرد.
• نور لایت خطی جهت دار و به صورت مستقیم است.
• برای روشنایی سطوح هموار و غیر هموار به کار برده می شود.

لایت های خطی می توانند جهت روشنایی اجسام از طرفین به صورت دوتایی و چهار تایی با یکدیگر ترکیب شوند. تصویر زیر ترکیبی از چهار لایت نصب شده روی یک پایه را نمایش می دهد. در این حالت می توان زاویه تک تک لایت ها را با استفاده از پیچ تنظیم روی پایه تغییر داد تا به حالت مطلوب رسید. چنانچه این لایت چهارتایی را به شی نزدیک و زاویه لایت ها را کم کرده و به صفر نزدیک کنیم، تصویر میدان تاریک شی را مشاهده خواهیم کرد. (مفهوم میدان تاریک در تکنیک های نورپردازی تشریح شده است)

5- منبع نور گنبدی (Dome light) در سیستم های ویژن

لایت گنبدی یا Dome Light  یک نور کاملا پخشنده است.در این روش نور در تمام جهات به شی تابیده می گردد و تمام جزئیات تصویر را به صورت یکنواخت روشن می کنند. لایت گنبدی با روشنایی یکدست و هموار خود باعث می شود ذرات تاریک و روشن در تصویر دیده نشوند. به تصاویر گرفته شده از یک قطعه فلزی با لایت گنبدی و صفحه ای دقت کنید. تصویر قطعه فلز با لایت گنبدی فاقد هر گونه بازتاب و به صورت یکدست است.

این نوع لایتها در دو نوع گنبد (Dome Light) و تونل (Tunnel Dome Light) ساخته می شوند لایتهای تونلی می توانند برای روشن کردن اجسامی که طول آنها بیشتر از عرض آنهاست مورد استفاده قرار گیرند.

این منبع نور عموما در نزدیکی شی قرار خواهد گرفت و افزایش فاصله موجب می گردد تا نور به صورت مستقیم روی آنها ظاهر گردد و قسمتی از شی که دارای انحنای بیشتری است کمی تاریک گردد.

ویژگی های لایت گنبدی

• به خاطر وجود یک نور یک دست بی نظمی ها و خراش ها روی شکل به صورت یکدست روشن شده و کمتر به چشم می آیند؛ به عبارت دیگر این لایت ها بافت را تضعیف می نمایند؛ از این رو برای تشخیص ذره ها یا آلودگی روی سطوح بسیار مناسب هستند.
• در این نوع نورپردازی رنگ های مختلف در عکس به وضوح قابل تشخیص و تمایز از یکدیگرند. از این جهت برای تشخیص رنگ بسیار مناسب هستند.
• این نوع روشنایی برای شناسایی مواد فلزی و درخشنده، شکلهای گرد و دارای انحنا بسیار عالی است و بازتاب را سرکوب می نماید.
• یکی از معایب لایت های تونلی و گنبدی این است که آن ها یک سوراخ در مرکز خود دارند، دوربین شی را از وسط آن سوراخ می بیند؛ به خاطر این سوراخ مرکز عکس کمی تاریک است .

در این مقاله به تشریح  5 منبع نور پرکاربرد در سیستم های بینایی ماشین و پردازش تصویر پرداختیم. اگر نیاز به اطلاعات بیشتری دارید لطفا سوالات خود را در زیر مقاله مطرح کنید تا در اولین فرصت به آن ها پاسخ دهیم.

اگر به دانش تخصصی بیشتری در این زمینه نیاز دارید می توانید به قسمت lighting در  سایت زبان اصلی vision-doctor مراجعه نمایید.

آموزش نورپردازی در بینایی ماشین و پردازش تصویر

آموزش روش های نورپردازی در بینایی ماشین و پردازش تصویر

سیستم بینایی ماشین چیست و چگونه کار می کند؟