十大考慮，帶您了解機器視覺中的彩色成像

當我們在為產(chǎn)品開發(fā)出最適合的機器視覺系統(tǒng)時，需要多方考慮各種因素，以下內(nèi)容將會列出開發(fā)過程中需要考慮的一些問題，通過十大考慮，帶大家深入了解視覺中的彩色成像：

1. 顏色準確性/差異化

首先我們需要考慮的是應(yīng)用程序中所需要的顏色精度和差異程度。在某些應(yīng)用中，機器視覺相機必須區(qū)分檢測到的顏色和目標值之間的距離。在這一領(lǐng)域，高精度機器視覺用戶需要比能夠接受較低精度和差異化水平的用戶更先進的相機。

如前所述，插值和低靈敏度是提高顏色精度和差異化水平的兩個主要障礙。插值可能會導(dǎo)致一定的顏色檢測的細微差異，因為它需要周圍像素的平均值來確定每個像素的顏色值。因此，當機器視覺系統(tǒng)試圖區(qū)分細微的顏色差異時，您可能并不知道顏色的陰影實際上是不同的，或者它們只是拜耳插值中的變化。

2. 色彩串擾

方法高度的色彩串擾會影響到機器視覺相機產(chǎn)生的顏色的精度。高階串擾是由拜耳濾波器或二向色棱鏡涂層定義的紅、藍、綠通道的光譜響應(yīng)之間相當大的重疊所造成的。當通道之間有大量重疊時，某些顏色系列，尤其是黃或藍綠色系列，會有很大的不確定性。因此，在開發(fā)彩色機器視覺系統(tǒng)時，必須考慮哪些顏色系列對您的分析至關(guān)重要，以及視覺定位系統(tǒng)中可接受的顏色串擾水平。

3. 光照水平和靈敏度

根據(jù)具體的實際應(yīng)用情況，機器視覺系統(tǒng)需要特定級別的感光度。拜耳、三線和棱鏡相機以不同的方式傳輸光，所以光的靈敏度是不同的。根據(jù)系統(tǒng)的亮度級別和可容忍的增益/噪聲級別，您可以根據(jù)應(yīng)用程序選擇最合適的相機。

4. 白平衡和噪音

每一個使用顏色的機器視覺應(yīng)用程序都需要白平衡。如果沒有根據(jù)系統(tǒng)使用的照明光譜調(diào)整清晰的基線，則無法準確捕獲真實的顏色值。根據(jù)所選機器視覺相機的類型，可以使用不同的白平衡方法。

相比之下，棱鏡相機可以獨立控制每個傳感器，包括快門速度和增益。因此，您可以選擇使用快門速度進行白平衡-通過延長兩個通道的曝光時間來減少響應(yīng)，或者縮短響應(yīng)時間最長的兩個通道的曝光時間。如果暴露時間較長，噪聲可能會略微增加，但增加的幅度比增益小得多。在某些應(yīng)用中，降噪可能是使用棱鏡相機技術(shù)的幾個原因之一。

5. 顏色偽像

顏色偽像是圖像缺陷 - 通常是錯誤著色的像素或圖案 - 由圖像的顏色信息的導(dǎo)出方式引起。使用估計或插值來計算顏色的相機最有可能表現(xiàn)出顏色偽影。

然而，即使是產(chǎn)生獨立的R，G和B值（非插值）的三線性相機，也會由于梯形失真效應(yīng)，不平整表面或輕微的時序變化引起的空間偏移而產(chǎn)生顏色偽影。由于棱鏡相機具有三個獨立的傳感器并使用單個光學(xué)平面來捕獲圖像，因此使用棱鏡相機產(chǎn)生顏色偽影的風(fēng)險非常低。

最常見的顏色工件類型是：

6. 顏色混疊

顏色混疊是指當具有特定顏色的對象的線條或邊緣（例如，深藍色對角線）顯示不同的顏色時的情況，例如當在像素級別檢查圖像時沿其邊緣的紅色或黃色像素。這個問題在拜耳相機中最常見，因為用于為每個像素分配RGB值的插值技術(shù)使用周圍像素的混合，這些像素可能具有與線或邊緣本身完全不同的顏色。

7. 莫爾圖案

除了在捕獲單個邊緣或線時引起問題時，當圖像包含精細重復(fù)圖案時，大規(guī)?；殳B可導(dǎo)致莫爾圖案的出現(xiàn)。雖然任何需要捕獲更高空間頻率的相機都會出現(xiàn)這種效果，但拜耳相機 - 再次因為插值技術(shù) - 更容易出現(xiàn)這種情況。

8. 對分辨率的影響

與單色系統(tǒng)相比，在確定彩色機器視覺系統(tǒng)所需的分辨率水平時需要特別小心。這是因為拜耳插值等色彩技術(shù)大大降低了相機的有效分辨率。雖然拜耳相機可能有500萬像素（5百萬像素），但插值過程會“平均”許多小細節(jié)，使有效分辨率達到整個像素數(shù)的三分之一左右。

9. 色彩空間和色彩空間轉(zhuǎn)換

在開發(fā)機器視覺系統(tǒng)時，您需要確定哪種顏色空間最適合您的特定應(yīng)用。確切的顏色空間取決于應(yīng)用程序的用途以及如何分析顏色信息。在大多數(shù)應(yīng)用程序中，您將使用主機上的算法和處理資源將來自攝像機的RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為最適合您應(yīng)用的色彩空間。但是，在某些情況下，您可能希望相機在主機處理資源專注于其他任務(wù)時執(zhí)行此轉(zhuǎn)換。對于這些情況，值得選擇具有內(nèi)置色彩空間轉(zhuǎn)換功能的相機。

10. 色彩增強和色彩優(yōu)化

在某些情況下，您可能會發(fā)現(xiàn)有意改變顏色的準確性很有價值。如果是這樣，在開發(fā)機器視覺系統(tǒng)時，值得考慮色彩增強和優(yōu)化功能。使用主機上的算法捕獲圖像后，可以增強圖像中的顏色。然而，后處理增強可能受到原始圖像的飽和度或?qū)Ρ榷鹊南拗?。有些相機配備了色彩優(yōu)化功能，允許用戶增強特定的主色或互補色，其真實價值高達200％（2倍）。系統(tǒng)構(gòu)建者應(yīng)該考慮這樣的功能是否可以為其應(yīng)用程序增加價值，或者有助于將其與競爭系統(tǒng)區(qū)分開來。

近年來色彩視覺變得更加實惠，隨著技術(shù)的進步和需求的增加，作為彩色成像框架的成像器材的成本正在下降。更快的處理器和設(shè)備存儲器使機器視覺檢測設(shè)備能夠更快地處理數(shù)據(jù)，即使使用更高分辨率的成像器材。也沒有彩色視覺效果好，視覺檢測設(shè)備使用彩色視覺已成為日常檢查的實用解決方案。

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