La importancia de la iluminación para la visión artificial
Le damos la bienvenida a la próxima serie de blogs de ClearView Imaging sobre visión artificial. En las próximas cuatro publicaciones, examinaremos el papel de la iluminación en los sistemas de visión artificial y por qué la iluminación nunca debe pasarse por alto, sino que debe considerarse un componente clave de cualquier sistema de visión exitoso.
Si le interesa construir su propio sistema de visión artificial para un proyecto, una aplicación comercial, o simplemente desea obtener más información sobre la iluminación para la visión artificial, esta publicación de blog es para usted.
En última instancia, la iluminación es fundamental para todas las aplicaciones de visión artificial, y esta lista incluye, por supuesto, la impresión y el embalaje, la robótica, la automatización industrial, la medicina, las ciencias biológicas y la industria automotriz, solo por nombrar algunas. Esperamos que disfrute la lectura.
Iluminación para visión artificial
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Para más información sobre contraste y calidad de imagen en el - Parámetros ópticos, Parte 1 - Parámetros ópticos, Parte 2 - Gráficos y curvas MTF - Aberraciones y distorsión - Elección de la lente adecuada para su aplicación |
La iluminación es absolutamente clave para una buena calidad de imagen. En todas las aplicaciones de visión artificial, queremos entornos bien iluminados para que los objetos puedan ser capturados de forma repetible con detalles y bordes claramente definidos, con una relación de contraste lo suficientemente alta como para detectar lo que queremos detectar.
La conclusión principal aquí es que se pueden tener las mejores cámaras, lentes, PC, software y algoritmos de preprocesamiento de imágenes, pero nada de esto sustituiría a una iluminación bien planificada y adecuada para resaltar los detalles clave. Una buena iluminación facilita mucho todo lo demás en el proceso.
Lamentablemente, no es tan sencillo como simplemente apuntar una luz en la misma dirección que la cámara: hay muchos factores a considerar antes de decidir una configuración de iluminación para su sistema, y siempre habrá un tipo de iluminación óptimo para su aplicación.
Analicemos algunos temas básicos relacionados con la iluminación para la visión artificial.
Escalas de grises en imágenes digitales
Una imagen digital puede describirse como una combinación de píxeles unidimensional o bidimensional. Cada uno de estos píxeles tiene su propia ubicación (X/Y) e intensidad.
En las imágenes monocromáticas, esta intensidad se define típicamente en escalas de grises, que van de 0 a 255.
Una gama de escalas de grises, 0-255.
El contraste puede describirse como la disparidad entre estos valores de escala de grises: 0 es oscuro, 255 es claro. Veamos cómo se aplican estos valores al procesamiento de visión artificial.
Contraste en la coincidencia de patrones y el buscador de modelos geométricos
En Matrox Imaging Library X, hay dos funciones que se utilizan para reconocer patrones y objetos en imágenes digitales.
Coincidencia de patrones
La primera de ellas se llama Coincidencia de patrones y se basa en la correlación en escala de grises normalizada (NGC), una técnica clásica de visión artificial que encuentra un patrón al buscar una distribución espacial similar de intensidad.
Si bien es un método de reconocimiento probado, la correlación en escala de grises normalizada puede tener dificultades en entornos mal iluminados o con iluminación dinámica, por lo que es importante elegir una configuración de iluminación que produzca una calidad de imagen repetible con buenos niveles de contraste.
Buscador de modelos geométricos
La herramienta Buscador de modelos geométricos, por otro lado, utiliza características geométricas (por ejemplo, contornos) para encontrar un objeto. La herramienta encuentra de forma rápida y fiable múltiples modelos, incluidas múltiples ocurrencias, que se trasladan, rotan y/o escalan con precisión de subpíxeles.
El Buscador de modelos geométricos localiza un objeto que falta parcialmente y sigue funcionando cuando una escena está sujeta a cambios irregulares en la iluminación, lo que relaja los requisitos de iluminación.
Espectro de luz visible y rango espectral
Cuando hablamos de luz visible, nos referimos a un rango en el espectro de luz que es visible para el ojo humano, entre 380 y 780 nanómetros (nm). Esto se conoce como rango espectral.
El rango espectral es muy importante al considerar la iluminación para su proyecto de visión artificial. En términos sencillos, el color de la luz depende de su longitud de onda, y las diferentes longitudes de onda tendrán diferentes propiedades cuando se utilicen con diversos materiales y entornos.
Características de la luz para la visión
Hay una serie de propiedades que la luz puede adoptar al interactuar con los objetos. Aquí están los tres tipos principales:
Difusión
La difusión es esencialmente la dispersión de la luz a través de un medio.
Considere cómo varía la difusión cuando la luz se dispersa a través de un trozo de vidrio texturizado en comparación con una ventana normal.
¿Hay superficies en su sistema de visión que harían que la luz se difunda de forma indeseable? ¿Podría una configuración de iluminación difusa permitir un mejor contraste en su imagen?
Reflexión
Recuerde, sin que la luz rebote en un objeto, no podemos verlo (a menos que sea una fuente de luz en sí mismo). Esto significa que casi siempre dependemos de la reflexión de una fuente de luz para producir una buena imagen; dicho esto, también es importante tener en cuenta la reflectividad del objeto que esperamos capturar y los tipos de iluminación que ayudarán o dificultarán la calidad de la imagen.
Sin el sol como fuente de luz, nos costaría ver la luna.
Refracción
La refracción es la forma en que los rayos de luz parecen "doblarse" a través de los medios según su longitud de onda. Las longitudes de onda más largas se refractarán menos que las longitudes de onda más cortas, por lo que la luz naranja o roja parecerá doblarse menos que la luz azul o violeta.
Difracción
La última propiedad de iluminación de esta lista es la difracción, que es donde la luz parece doblarse alrededor de los objetos. Sin embargo, esto no es común en contextos de visión artificial, por lo que no es esencial tenerlo en cuenta.
Iluminación para visión artificial y soluciones de iluminación de ClearView Imaging
Hasta aquí nuestra introducción a la iluminación para la visión artificial. ¡Asegúrese de consultar nuestra gran variedad de luces para visión artificial en nuestra sección de productos!
¡Manténgase atento la próxima semana, ya que exploraremos los diferentes tipos de iluminación para la visión artificial!
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