彩色照相機的效果與預處理

彩色照相機的效果

檢查蓋子上的金色標簽

1. 實物圖像
2. 黑白照相機處理圖像
   使用黑白照相機不能提取到標簽上的各個信息。
3. 彩色照相機處理圖像
   可以提取到標簽上的各個信息。

可以看到，當工件表面為有光澤的曲面時，使用黑白照相機并不能得到類似人眼所觀察到的視覺系統效果。從上面的實物圖像可以看到，造成這種現象的原因是標簽的亮度不均勻。

如果使用彩色照相機，就可以如右圖一樣，只提取標簽的金色部分。

這是因為，與采用亮度作為處理標準的黑白照相機不同，彩色照相機使用色相（色調）數據進視覺處理。

彩色照相機是什么？

對于使用圖像傳感器的彩色照相機，其中一種是俗稱 單板式 的 CCD。為了得到彩色圖像，需要三原色（RGB）信息。CCD 的每一個像素都貼有一種三原色（R、G 或 B）的濾鏡。這樣，每個像素就可以將 R、G 或 B 的 256 級濃淡數據傳送給控制器。控制器利用這些數據進行彩色處理。

關于比色體系

一種用數值表示顏色的體系，通常用含有三個軸的三維圖表加以表示。比色系統有許多種類，其中采用色調（Hue）、飽和度（Saturation）及亮度（Value）等 3 要素的 HSV 模式最接近人眼的觀察效果，因此最適于視覺系統。

通過照相機增益調整來優化圖像

增益調整是優化圖像的方法之一。對于彩色照相機來說，增益調整可以分別調整 R、G、B 三種顏色，因此可以使紅色變得更紅、藍色變得更藍、而綠色則變得更綠。在區分顏色時，這種調整可以起到良好的效果。

照相機增益調整的應用例

區分蓋子顏色

實物照片

R （紅色） 數據增益調整后的圖像

紅色變得更加鮮明，從而更容易區分。

彩色二值化處理

黑白照相機使用256級濃淡信息。與此相比，彩色照相機使用 R、G、B 三種顏色的各 256 級濃淡信息。這意味著彩色照相機有 256×256×256=16777216 級濃淡信息，是黑白照相機的 8 萬倍，因此使用彩色照相機可以檢測出更多的細節。所謂彩色二值化處理是指從約 1677 萬級顏色中只選擇指定顏色范圍的處理方法。

彩色二值化處理的應用例 (1)

檢查線圈卷線中綠色導線的斷線現象

只提取綠色進行彩色二值化處理。

只提取綠色后的圖像?？梢匀菀椎貦z測到斷線現象。

彩色濃淡處理

彩色照相機的信息量是黑白照相機的 8 萬倍。如果對于這些信息全部進行處理，則需要大量的時間。而用于高速生產線的圖像傳感器需要以百分之一秒的時間單位進行視覺處理。另外，在一些不適于采用二值化處理的應用中（例如形狀搜索、表面損傷檢查等），由于信息量過大，會形成干擾，從而使特征點變得不清晰。為了解決這些問題，我們開發了一種新的預處理功能，即“彩色濃淡處理”。

彩色濃淡處理的流程

這種預處理方式可以將數據量大的彩色圖像轉換成以指定顏色為最高級亮度的256 級灰度圖像。由于同時使用了亮度及顏色數據，因此適用于黑白照相機難以應對的檢查項目（ 例如區分金色和銀色、區分淺顏色等）。

彩色濃淡處理的應用例

在檢測左圖所示的淺色圖案時，如使用黑白濃淡處理，則只能得到非常淡的圖像。但是采用基于顏色數據的彩色濃淡處理后，可以看到，背景成為黑色，淡色部位可以清晰地轉換為灰色的圖案。在進行標記形狀差異或錯位檢查時，兩種處理在效果上的差異一目了然。

其它預處理

各種圖像傳感器根據其使用目的的不同，會具有不同的預處理功能。利用這些功能，可以將圖像轉換成最適宜的圖像。這些功能不僅適用于黑白照相機，同時還適用于經彩色二值化處理、彩色濃淡處理后的彩色照相機。下面將介紹其中幾種預處理功能。

對比度轉換：使亮處更亮，暗處更暗

應用例

鐵板表面損傷檢查

消除工件表面上細紋的影響，只突出表現損傷部分。

膨脹+ 收縮處理：消除無用的突起部分，恢復工件的整體輪廓

應用例

忽視橡膠加工品表面的毛刺，只進行表面污跡檢查。

實時差分處理：對于當前圖像進行加工后，進行圖像演算，只留下污跡部分

* 除去工件復雜的形狀，只留下污跡部分。

應用例

連接器外殼上的異物·污跡檢查

使用整合了多種預處理功能的多濾鏡處理，可以得到最適宜的圖像。