明场与暗场照明在机器视觉中的应用（二）苏州灵猴机器人有限公司_直线电机_特种镜头_液态远心镜头_工业光源_六轴机械手_工业机器人

明场与暗场照明在机器视觉中的应用（二）

2022/11/16

如果将高角度入射光产生一个“明亮”的视场的情况定义为明场，那么暗场则是在低入射角下产生一个的“黑暗”的视场(图2.1)。那么如何产生“暗”场?暗场照明是圆形光源以45度照明物料表面且最早用于显微镜。如今在机器视觉的普遍使用中，我们还可以看到非常低角度的暗场，光源角度低至10-15度(图2.2)，并且在单个方向上呈现的不只是圆形光源。图3.1和3.2说明了明场照明和暗场照明在镜面上的不同效果。

为了更好理解暗场照明的产生和使用，要考虑反射角等于入射角，同样也要清楚是表面的属性决定了光的反射。如果通过测量出入射角能够推测出图3.1和图3.2中的光函数图的反射角，从而便知道暗场的产生。

在明场环光照明中，如果从镜面反射的光返回到透镜，则会收到大量光线;实际上，大部分的光都被反射到相机上，图3.1表示出这种效应的产生。对比图3.2中低角度暗场照明环光的投射光量，发现大部分光从相机反射出去而没有被收集，因此便会得到一个“暗场”。但由于缺陷表面细节特征与镜面反射特征不同，相机接收到有缺陷的表面便会有所不同(见图4)。所以通过这种方式可以有效地检查镜子表面的划痕。

图4

图5.1和5.2说明了一些常见检测中暗场与明场照明的另一个例子。图5.1中的图像是用标准同轴明场照明环形光源拍摄的，而图5.2中的图像是由暗场照明(图5.3)生成的。虽然这两种图像都相对清晰，且暗场照明的图像可能不会改变，但是污点可能在明场照明图像中明显可见，因此明场照明有可能影响检查结果。

暗场照明都是在非常低的入射角下应用的，从而产生一个完全黑暗的场，但并这非必然。在下面的例子中，通过使用接近45度的离光轴并利用暗场效应，从而消除镜面眩光问题。
下面展现出以一定的角度应用环形光源和条形光源的效果，大部分光从相机中反射，从而消除了镜面眩光，但仍然有足够的光源来捕捉物料表面细节。图6.1是由同轴亮场照明而产生的图像，图6.2中是用相同的光移离轴以产生消除反光的图像。

通过比较明场和暗场照明技术的应用和效果，两种技术都有不同的使用规范与标准。若不产生镜面眩光，定向或部分明场照明是使用最广泛的；对于暗场照明，特别是环形光源也必须放置在非常靠近物料的地方。除了圆顶光源和背光源系列，几乎所有的光只需要与物料表面呈45度或更小就可以在暗场

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