機器視覺基礎 3 光與影

嚴格來說，光照和影調屬於機器視覺的內容，照明在機器視覺檢測功能中有著重要的地位。通過設計特殊的照明條件，可以突出待檢測的特徵，提高處理特徵提取部分的可靠性，降低工作難度。

機器視覺賦予了空間中光更多的內涵和更科學的研究方法。光的度量通過強度，方向來描述。

從某個表面發出一束光到達另乙個表面，這種關係可以通過光的輻射方程來建立。對於從表面到表面的光，可以由以下圖來描述。

首先，這束光所發出的能量是l1,第二個平面所接受的能量是l2。這兩者的關係可以描述為l1發出的光線強度。l1c

osθ1

dωda

2 這裡dω

表示的是隨著半徑增大，單位面積上光照強度減小的性質。

也就是說，從乙個表面到另乙個表面的光線應該和距離，角度，發出強度有關。a2

平面會接受到乙個光線，那麼這個時候l2也就涉及到接受到的光強度是多少，有多少被吸收，有多少被反射。

接受到的光在各個方向反射的強度是相同的

接受到的光沿某單一方向全部反射出去

可以認為是漫反射和鏡面反射的組合。

沒有光的地方也就有了影

點光源的影在不考慮相互反射的情況下是單一的，光通量和距離的平方成反比

這個很重要，線光源的光通量和距離的倒數成反比。

展是的從平面1，2分別觀察線光源的效果（平面上放個半球，光照在半球上)。也就是某點光的能量和距離成反比。

在比較近的情況下，面光源的光通量並不隨距離變化，因為不管是否靠近光源，乙個半球被光線覆蓋總是全部。

在區域性影調模型（物體表面的光只和光源有關，相互之間不反射）下，從物體表面的明暗恢復物體的形狀是有可能的。

原理是，對於乙個表面反射率相同的物體，那麼，表面反射光的強度就只和光線方向和物體表面發現方向的夾角有關。對於每乙個畫素點物體表面都有唯一乙個點與之對應。那麼該點的畫素值可以看作是法線與光線夾角的函式。光源點是確定的，那麼假設物體上一點的座標是影象座標(x,y)，對應的高度是g(x,y).光源點的座標依次是 (x

1,y1

,z1)

，(x2,

y2,z

2)，(x

3,y3

,z3)

，(x4,

y4,z

4)，(x

5,y5

,z5)

只要光源點足夠遠，點光源的向量可以表示為乙個常向量s。 i(

x,y)

=g(x

,y)∗

si其中g(x

,y) 是乙個與表面法向量成正比的向量。

可以解出法向量的值。

法向量是w面在x,y,z方向上的偏導數值。可以通過積分來恢復x,y,z的值。

對於已知x,y點，要恢復z點的值，可以採用離散積分的形式。x固定，在y方向上，df= pian f /pian y dy。沿著y方向逐步推進即可獲得該點的高度值。

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