Призма камеры в машинном зрении

Обзор принципов Prism Camera

Призма-камеры используют технологию разделения света на основе призмы для распределения падающего света по разным каналам. Изображение каждого канала может достигать точности выравнивания на уровне пикселей во время движения или под разными углами измерения. В камерах на основе призмы блок призмы состоит из твердых дихроических покрытий, которые по существу функционируют как интерференционные фильтры. Эти фильтры отвечают за первичное разделение падающего света.

Типы призм

1. Светоотражающие призмы действуют на основе законов отражения и преломления. Когда свет отражается в той же среде, угол отражения равен углу падения. Когда свет попадает в другую среду перпендикулярно, он не преломляется. Использование одной отражающей призмы может уменьшить количество возвращенного света, получаемого прибором. В практическом применении для измерений на больших расстояниях используются несколько отражающих призм.

2. Отклоняющие, вращающиеся и смещающиеся призмы, которые отклоняют световой путь или смещают изображение от его первоначальной оси, полезны во многих системах визуализации. Свет обычно отклоняется под углами 45 °, 60 °, 90 ° и 180 °. Это помогает регулировать размер системы или световой путь, не влияя на остальную настройку системы. Вращающиеся призмы, такие как призмы Dove, используются для вращения перевернутых изображений. Сдвигавшиеся призмы поддерживают направление светового пути, корректируя его отношение к норме.

3. Распространенные варианты включают поляризатор Глана-Фуко, сделанный из двух идентичных призм кальцита, разрезанных краями, параллельными оптической оси и установленных с небольшим воздушным зазором. Эта призма прозрачна в диапазоне длин волн от примерно 230 нм в ультрафиолетовом спектре до более 5000 нм в инфракрасном излучении. Этот широкий диапазон передачи длины волны делает призму Глана-Фуко полезной в различных инструментах. Подобно призме Николя, падающий свет, падающий на призму Глана-Фуко, делится на обычные и необычные волны, вибрирующие параллельно или перпендикулярно оптической оси. Однако в этом случае разделенные световые волны проходят через призму без преломления, пока не столкнутся с границей стекло-воздух, где обычный свет подвергается полному внутреннему отражению, в то время как необычный свет проходит через границу с небольшим отклонением.

4. Дисперсионные призмы Дисперсия призмы зависит от ее геометрии и кривой дисперсии показателя преломления подложки призмы. Малые углы отклонения определяют малый угол между падающим и проецируемым светом. Зеленый свет отклоняется больше, чем красный свет, а синий свет отклоняется больше, чем красный и зеленый; красный обычно определяется как 656,3 нм, зеленый как 587,6 нм и синий как 486,1 нм.

Многоспектральные призменные камеры

Мультиспектральные призменные камеры могут разделить падающий свет и проецировать его на два разных датчика, одновременно выполняя проверки в видимом свете и ближнем инфракрасном диапазоне (NIR): один для цветового канала видимого света (длина волны 400-700 нм), а другой для канала NIR (длина волны 750-900 нм). Эта функция позволяет одной камере проверять видимые элементы, подповерхностные дефекты или другую информацию, обнаруживаемую на длинах волн NIR. Мультиспектральные камеры идеально подходят для проверки банкнот, текстиля, печатных плат и органических продуктов, таких как фрукты и овощи.

Камеры спектральной призмы

Изображения спектральной призмы включают использование призмы для разложения падающего составного светового луча на многоспектральные лучи или изменения направления луча, а затем захвата изображений с различными спектральными или динамическими диапазонами с использованием нескольких датчиков. Преимущество этой технологии заключается в том, что она устраняет необходимость «пространственной компенсации» датчиков, когда камера и фотографируемая поверхность образуют определенный угол. Даже при фотографировании шероховатых поверхностей нет проблемы «параллакса» на нескольких датчиках. Системы визуализации, построенные с помощью этой технологии, просты в установке, обладают высокой точностью, экономичностью и могут полностью заменить решения для многокамерной визуализации. Технология призменной спектральной визуализации обеспечивает эффективные средства обнаружения для проверки полупроводниковых пластин, фруктов, овощей, продуктов питания и упаковочных материалов.

Оптически принципы пути

Призма-камеры разделяют спектральный диапазон от видимого света до коротковолнового инфракрасного диапазона (SWIR), выполняя спектральное разделение в пределах видимого и SWIR диапазонов или только в пределах SWIR диапазона.

Сценарии применения

Технология Prism может разделять падающий свет на длины волн RGB и проецировать их наВысокоточные сконфигурированные ПЗС-диски. Поэтому призменные камеры предлагают высокоточную цветопередачу, высокую спектральную чувствительность, основанную на разделении длин волн (низкое смешивание цветов), и могут выводить чрезвычайно высокоточные данные цветного изображения и высокие динамические изображения HDR. Они также обеспечивают высокое пространственное разрешение для точного обнаружения краев и могут идентифицировать мелкие детали цели проверки.

Основываясь на этих характеристиках, призматические камеры широко используются при проверке фруктов, овощей, монет, банкнот, текстиля, пластмасс, светодиодов, сварных швов, стекла, солнечных батарей, промышленных печей и нагретых металлов.

В заключение, призменные камеры с их передовыми возможностями разделения света и визуализации предлагают непревзойденную точность и универсальность в различных промышленных и научных приложениях. Их способность предоставлять мультиспектральные и точные цветные изображения высокого разрешения делает их незаменимыми инструментами в современных системах машинного зрения.