明场VS暗场:机器视觉中的照明技术探索


发布时间:

3/3/2025

在机器视觉领域,光照条件对成像质量起着至关重要的作用。其中,明场照明与暗场照明作为两种基本的照明技术,各自具有独特的优势和应用场景

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  在机器视觉领域,光照条件对成像质量起着至关重要的作用。其中,明场照明与暗场照明作为两种基本的照明技术,各自具有独特的优势和应用场景。

  一、明场照明:直观展现物体全貌

  明场照明是指光源直接照射物体表面,反射光线进入照相机形成图像的过程。在这种照明方式下,光线以高角度(45°至90°)照射物体,使得大量反射光进入镜头,从而形成清晰的图像。

  特点与优势:

  高对比度:明场照明有助于形成高对比度的图像,使物体的轮廓和细节更加清晰。

  全明场照明:全明场照明能够从多个方向照射物体,产生无方向、柔和的反射光,适合观察物体表面的整体形貌。

  灵活性:部分明场照明则通过从某一角度照射物体,使损伤处与背景形成对比,适用于检测物体表面的微小损伤。

  应用场景:

  观察物体的整体形貌和尺寸。

  检测物体表面的细小凸起和破损。

  适用于非镜面物体或表面较为粗糙的物体。

  二、暗场照明:凸显边缘与缺陷

  暗场照明则是一种从低角度(小于45°)照射物体的照明方式。在这种方式下,平滑面的反射光向四周散射,无法直接进入镜头,而凹陷或凸起的地方则因反射光角度更大,有更多光线进入镜头,形成更亮的成像。

  特点与优势:

  边缘凸显:暗场照明能够凸显物体的边缘和轮廓,使细节更加突出。

  缺陷检测:对于具有纹理或高度变化的表面,暗场照明能够清晰地显示出缺陷和损伤。

  高对比度:尽管整体图像较暗,但缺陷处与背景之间的高对比度使得缺陷更加易于识别。

  应用场景:

  观察晶体缺陷、位错和孪晶等微观结构。

  检测物体表面的微小划痕和凹陷。

  适用于镜面物体或表面平滑的物体。

  三、明场与暗场的比较与应用选择

  成像原理:

  明场像是通过直射电子(透射束)形成的图像,清晰度高,适用于观察物体的整体形貌。

  暗场像则是通过散射电子(衍射束)形成的图像,虽然可能存在畸变和分辨率降低的问题,但能够凸显物体的边缘和缺陷。

  应用选择:

  在观察物体形貌时,明场照明因其高对比度和形变小的特点而备受青睐。

  而在检测缺陷时,暗场照明则因其对缺陷的敏感性和高对比度而更具优势。

  此外,机器视觉系统中的光源选择往往需要根据被测物的尺寸、材质和特征进行非标定制。在选择光源时,除了考虑形状、颜色等基本属性外,还需要根据打光方式进行合理选择。

  明场照明与暗场照明作为机器视觉中的两种基本照明技术,各自具有独特的优势和应用场景。在实际应用中,我们需要根据被测物的特性和检测需求进行合理选择,以充分发挥它们的优势。同时,我们也需要不断探索和尝试新的光源组合和打光策略,以满足不同行业和领域对机器视觉技术的需求。