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机器视觉漫反射光源相关知识简介

作者：机器视觉商城作者单位：机器视觉商城 2011年6月28日

    在机器视觉系统中，光源具有非常重要的作用，但在实际应用环境中，总会受到物体表面多次反射而产生的均匀照明光线即环境光线的影响，使得检测的精确度也受到一定影响。
    具体光源在物体表面可以引起漫反射和镜面反射。漫反射是指来自具体光源的能量到达表面上的某一点后，就均匀地向各个方向散射出去，使得观察者从不同角度观察时，这一点呈现的亮度是相同的。通常不光滑的粗糙表面总是呈现出漫反射的效果。
    Lambert定律指出，漫反射的效果与表面相对于光源的取向有关，即：
    Id =Ip •Kd•cosθ
    其中Id是漫反射引起的可见表面上一点的亮度。Ip是点光源发出的入射光线引起的亮度。Kd是漫反射系数，它的取值在0到1之间，随物体材料不同而不同。是可见表面法向N和点光源方向L之间的夹角，即入射角，它应该在0°到90°之间。
    为了简化公式中余弦值的实际计算，可以假定向量N和L都已经正规化，即已经是长度为1的单位向量，这样就可以使用向量的数量积或内积。
    因为这时cosθ =L •N，于是得：
    Id =Ip •Id•(L• N)
    将环境光线和漫反射的效果结合起来，计算亮度的公式应该写成：
    I =Ip •Kd+Ip •Id•(L •N)
    通常认为具体光源对可见表面产生的照明作用，是随着光源与表面之间距离的增加而下降的。设R是光线从光源发出到达表面再返回的距离，则
    I =Ip •Kd+Ip •Id•(L •N)/R2
    对于平行投影，光源在无穷远处，故距离R成为无穷大。对于透视投影，1/R2也常常有很大的数值范围而使效果不好。一种比较逼真的效果，可通过用r+k代替R2来获得：
    I =Ip •Kd+Ip •Id•(L •N)/(r+k)
    其中r是光源到表面的距离，k是根据经验选取的一个常数。　　在机器视觉光源中，艾菲特公司研发生产的AFT-RD系列漫反射无影光源，LED所发出的光线通过半球型内壁的漫反射板多次反射，实现全空间区域的漫射光照明，对于凹凸不平表面检测起到特殊作用，可以完全消除阴影，亮度可调、低温、均衡、无闪烁，无阴影，已经被广泛用于球型或曲面物体缺陷检测、金属、镜面或玻璃等具有光泽物体的表面检测中。更多详细资料请参阅http://www.china-vision.com.cn/category/16.html

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