机器视觉光源的光与被测物间的相互作用

机器视觉光源的光与被测物间的相互作用是什么?如图1所示，光与被测物有多种相互作用方式。图1 光与被测物相互作用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    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。东莞市奥普特自动化科技有限公司