CST機(jī)器視覺中偏振光源的應(yīng)用

在日常生活中，經(jīng)常會遇到各種各樣的問題“反光”這種現(xiàn)象使我們在觀察事物或攝影時有一定的障礙。例如，在水中觀察動植物時，水面上經(jīng)常會有光點(diǎn)影響視線；在陽光充足的瀝青路面上，司機(jī)的眼睛里經(jīng)常會有耀眼的強(qiáng)光……因此，在機(jī)器視覺中，我們經(jīng)常會遇到類似的情況:因為工件表面的油漆.鍍膜.玻璃.由于包裝膜或其他反光材料的影響，工業(yè)相機(jī)無法成功收集高質(zhì)量的圖像。由于圖像對比度低或關(guān)鍵特征無法完全呈現(xiàn)，往往會導(dǎo)致機(jī)器視覺系統(tǒng)中的誤檢.誤判.精度低.出現(xiàn)不穩(wěn)定等現(xiàn)象，甚至輸出錯誤的數(shù)據(jù)。然而，我們可以利用光的偏振特性來解決這些問題。

2.介紹偏振光

偏振是指水平波的振動向量（垂直于波的傳播方向）偏轉(zhuǎn)到某些方向的現(xiàn)象。法國工程師馬魯斯于1808年發(fā)現(xiàn)了光8年發(fā)現(xiàn)的。眾所周知，自然光是一種電磁波，屬于水平波。它包含垂直于傳播方向的平面上的所有可能方向的振動，平均而言，它在任何方向上都具有相同的振幅，即振動方向是對稱的，如圖1所示。然而，當(dāng)光的振動方向?qū)鬏敺较虿粚ΨQ時，它就變成了偏振光。偏振現(xiàn)象水平波是區(qū)別于其他縱波的明顯跡象之一。

根據(jù)其性質(zhì)，偏振光可分為平面偏振光（或線性偏振光）、圓形偏振光、橢圓偏振光和部分偏正光。例如，在自然光通過某種介質(zhì)（偏振片）后，只有一個固定振動方向的光可以通過該介質(zhì)獲得線性偏振光。

為了更好地理解光的偏振現(xiàn)象，我們可以借助實驗裝置進(jìn)行生動的闡述。在圖3.圖4中，P1（起偏器）.P2(檢偏器)是兩個相同的偏振片。在圖3中，自然光(如光或陽光)通過偏振片P1之后，形成偏振光。然而，人類的眼睛無法識別偏振光。如果我們把偏振片放進(jìn)去，P1的方向是固定的，而偏振片是固定的P2緩慢旋轉(zhuǎn)，可以發(fā)現(xiàn)透射光的強(qiáng)度隨之而來P2.周期性變化性變化，每轉(zhuǎn)90次°發(fā)光強(qiáng)度將逐漸從降低到暗。繼續(xù)旋轉(zhuǎn)P2.光強(qiáng)從接近零逐漸增強(qiáng)到。可以看出，通過P1的透射光不同于初的入射光，這表明經(jīng)典P1.透射光的振動對傳播方向不對稱。圖3中的偏振光通過旋轉(zhuǎn)檢偏器P2、光強(qiáng)發(fā)生變化，在P2平行于線偏振光方向時，光強(qiáng)；在P2垂直于線偏振光方向，光強(qiáng)幾乎為零。

在機(jī)器視覺光源中應(yīng)用光的偏振特性，通過合理設(shè)計改變光源發(fā)射光波的振動方向，限制反射回相機(jī)光波的振動方向，可以消除機(jī)器視覺中常見的強(qiáng)反射現(xiàn)象。由此產(chǎn)生了偏光光源。

3.偏振光源光路原理

3.偏振片/偏振鏡

偏振片是一種由人工方法制成的薄膜。它是通過特殊方法在透明膠層中定期排列選擇性吸收強(qiáng)的顆粒晶體制成的。它允許光通過一定的矢量振動方向（這個方向稱為偏振方向），并吸收與其垂直振動的光，即具有二向色.因此，自然光通過偏振片后，透射光基本上變成平面偏振光。它是一種常用的偏振器，因為它很容易制造。通過調(diào)整兩個偏振片的相對方向，可以過濾掉一些強(qiáng)反射。