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十大考慮，帶您了解機(jī)器視覺(jué)中的彩色成像

當(dāng)我們?cè)跒楫a(chǎn)品開發(fā)出最適合的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)，需要多方考慮各種因素，以下內(nèi)容將會(huì)列出開發(fā)過(guò)程中需要考慮的一些問(wèn)題，通過(guò)十大考慮，帶大家深入了解視覺(jué)中的彩色成像：

1. 顏色準(zhǔn)確性/差異化

首先我們需要考慮的是應(yīng)用程序中所需要的顏色精度和差異程度。在某些應(yīng)用中，機(jī)器視覺(jué)相機(jī)必須區(qū)分檢測(cè)到的顏色和目標(biāo)值之間的距離。在這一領(lǐng)域，高精度機(jī)器視覺(jué)用戶需要比能夠接受較低精度和差異化水平的用戶更先進(jìn)的相機(jī)。

如前所述，插值和低靈敏度是提高顏色精度和差異化水平的兩個(gè)主要障礙。插值可能會(huì)導(dǎo)致一定的顏色檢測(cè)的細(xì)微差異，因?yàn)樗枰車袼氐钠骄祦?lái)確定每個(gè)像素的顏色值。因此，當(dāng)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)試圖區(qū)分細(xì)微的顏色差異時(shí)，您可能并不知道顏色的陰影實(shí)際上是不同的，或者它們只是拜耳插值中的變化。

2. 色彩串?dāng)_

方法高度的色彩串?dāng)_會(huì)影響到機(jī)器視覺(jué)相機(jī)產(chǎn)生的顏色的精度。高階串?dāng)_是由拜耳濾波器或二向色棱鏡涂層定義的紅、藍(lán)、綠通道的光譜響應(yīng)之間相當(dāng)大的重疊所造成的。當(dāng)通道之間有大量重疊時(shí)，某些顏色系列，尤其是黃或藍(lán)綠色系列，會(huì)有很大的不確定性。因此，在開發(fā)彩色機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)，必須考慮哪些顏色系列對(duì)您的分析至關(guān)重要，以及視覺(jué)定位系統(tǒng)中可接受的顏色串?dāng)_水平。

3. 光照水平和靈敏度

根據(jù)具體的實(shí)際應(yīng)用情況，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)需要特定級(jí)別的感光度。拜耳、三線和棱鏡相機(jī)以不同的方式傳輸光，所以光的靈敏度是不同的。根據(jù)系統(tǒng)的亮度級(jí)別和可容忍的增益/噪聲級(jí)別，您可以根據(jù)應(yīng)用程序選擇最合適的相機(jī)。

4. 白平衡和噪音

每一個(gè)使用顏色的機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用程序都需要白平衡。如果沒(méi)有根據(jù)系統(tǒng)使用的照明光譜調(diào)整清晰的基線，則無(wú)法準(zhǔn)確捕獲真實(shí)的顏色值。根據(jù)所選機(jī)器視覺(jué)相機(jī)的類型，可以使用不同的白平衡方法。

相比之下，棱鏡相機(jī)可以獨(dú)立控制每個(gè)傳感器，包括快門速度和增益。因此，您可以選擇使用快門速度進(jìn)行白平衡-通過(guò)延長(zhǎng)兩個(gè)通道的曝光時(shí)間來(lái)減少響應(yīng)，或者縮短響應(yīng)時(shí)間最長(zhǎng)的兩個(gè)通道的曝光時(shí)間。如果暴露時(shí)間較長(zhǎng)，噪聲可能會(huì)略微增加，但增加的幅度比增益小得多。在某些應(yīng)用中，降噪可能是使用棱鏡相機(jī)技術(shù)的幾個(gè)原因之一。

5. 顏色偽像

顏色偽像是圖像缺陷 - 通常是錯(cuò)誤著色的像素或圖案 - 由圖像的顏色信息的導(dǎo)出方式引起。使用估計(jì)或插值來(lái)計(jì)算顏色的相機(jī)最有可能表現(xiàn)出顏色偽影。

然而，即使是產(chǎn)生獨(dú)立的R，G和B值（非插值）的三線性相機(jī)，也會(huì)由于梯形失真效應(yīng)，不平整表面或輕微的時(shí)序變化引起的空間偏移而產(chǎn)生顏色偽影。由于棱鏡相機(jī)具有三個(gè)獨(dú)立的傳感器并使用單個(gè)光學(xué)平面來(lái)捕獲圖像，因此使用棱鏡相機(jī)產(chǎn)生顏色偽影的風(fēng)險(xiǎn)非常低。

最常見的顏色工件類型是：

6. 顏色混疊

顏色混疊是指當(dāng)具有特定顏色的對(duì)象的線條或邊緣（例如，深藍(lán)色對(duì)角線）顯示不同的顏色時(shí)的情況，例如當(dāng)在像素級(jí)別檢查圖像時(shí)沿其邊緣的紅色或黃色像素。這個(gè)問(wèn)題在拜耳相機(jī)中最常見，因?yàn)橛糜跒槊總€(gè)像素分配RGB值的插值技術(shù)使用周圍像素的混合，這些像素可能具有與線或邊緣本身完全不同的顏色。

7. 莫爾圖案

除了在捕獲單個(gè)邊緣或線時(shí)引起問(wèn)題時(shí)，當(dāng)圖像包含精細(xì)重復(fù)圖案時(shí)，大規(guī)?；殳B可導(dǎo)致莫爾圖案的出現(xiàn)。雖然任何需要捕獲更高空間頻率的相機(jī)都會(huì)出現(xiàn)這種效果，但拜耳相機(jī) - 再次因?yàn)椴逯导夹g(shù) - 更容易出現(xiàn)這種情況。

8. 對(duì)分辨率的影響

與單色系統(tǒng)相比，在確定彩色機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)所需的分辨率水平時(shí)需要特別小心。這是因?yàn)榘荻逯档壬始夹g(shù)大大降低了相機(jī)的有效分辨率。雖然拜耳相機(jī)可能有500萬(wàn)像素（5百萬(wàn)像素），但插值過(guò)程會(huì)“平均”許多小細(xì)節(jié)，使有效分辨率達(dá)到整個(gè)像素?cái)?shù)的三分之一左右。

9. 色彩空間和色彩空間轉(zhuǎn)換

在開發(fā)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)，您需要確定哪種顏色空間最適合您的特定應(yīng)用。確切的顏色空間取決于應(yīng)用程序的用途以及如何分析顏色信息。在大多數(shù)應(yīng)用程序中，您將使用主機(jī)上的算法和處理資源將來(lái)自攝像機(jī)的RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為最適合您應(yīng)用的色彩空間。但是，在某些情況下，您可能希望相機(jī)在主機(jī)處理資源專注于其他任務(wù)時(shí)執(zhí)行此轉(zhuǎn)換。對(duì)于這些情況，值得選擇具有內(nèi)置色彩空間轉(zhuǎn)換功能的相機(jī)。

10. 色彩增強(qiáng)和色彩優(yōu)化

在某些情況下，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)有意改變顏色的準(zhǔn)確性很有價(jià)值。如果是這樣，在開發(fā)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)，值得考慮色彩增強(qiáng)和優(yōu)化功能。使用主機(jī)上的算法捕獲圖像后，可以增強(qiáng)圖像中的顏色。然而，后處理增強(qiáng)可能受到原始圖像的飽和度或?qū)Ρ榷鹊南拗啤Ｓ行┫鄼C(jī)配備了色彩優(yōu)化功能，允許用戶增強(qiáng)特定的主色或互補(bǔ)色，其真實(shí)價(jià)值高達(dá)200％（2倍）。系統(tǒng)構(gòu)建者應(yīng)該考慮這樣的功能是否可以為其應(yīng)用程序增加價(jià)值，或者有助于將其與競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)區(qū)分開來(lái)。

近年來(lái)色彩視覺(jué)變得更加實(shí)惠，隨著技術(shù)的進(jìn)步和需求的增加，作為彩色成像框架的成像器材的成本正在下降。更快的處理器和設(shè)備存儲(chǔ)器使機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備能夠更快地處理數(shù)據(jù)，即使使用更高分辨率的成像器材。也沒(méi)有彩色視覺(jué)效果好，視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備使用彩色視覺(jué)已成為日常檢查的實(shí)用解決方案。

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