Makine vizyonunda prizma kameraları

Prizma kamera prensiplerine genel bakış

Prizma kameraları, olay ışığını farklı kanallara dağıtmak için prizma tabanlı ışık bölme teknolojisini kullanır. Her kanalın görüntüsü, hareket sırasında veya farklı ölçüm açılarından piksel seviyesi hizalama doğruluğunu elde edebilir. Prizma tabanlı kameralarda, prizma bloğu, esas olarak girişim filtreleri olarak işlev gören sert dikroik kaplamalardan oluşur. Bu filtreler, olay ışığının birincil ayrılmasından sorumludur.

Prizmalar türleri

1. Yansıtıcı prizmalar yansıtıcı prizmalar, yansıma ve kırılma yasalarına göre çalışır. Işık aynı ortamda yansıdığında, yansıma açısı insidansın açısına eşittir. Işık dik bir şekilde başka bir ortama girdiğinde, kırılmaz. Tek bir yansıtıcı prizma kullanarak, cihaz tarafından alınan iade edilen ışık miktarını azaltabilir. Pratik uygulamalarda, uzun mesafe ölçümleri için çoklu yansıtıcı prizmalar kullanılır.

2. Işık yolunu saptırma, döndürme ve kaydırma prizmaları veya görüntüyü orijinal ekseninden kaydırma birçok görüntüleme sisteminde faydalıdır. Işık genellikle 45 °, 60 °, 90 ° ve 180 ° açılarda saptırılır. Bu, sistem ayarının geri kalanını etkilemeden sistem boyutunu veya ışık yolunu ayarlamanıza yardımcı olur. Güvercin prizmaları gibi dönen prizmalar, ters görüntüleri döndürmek için kullanılır. Değişen prizmalar, ilişkisini normale ayarlarken ışık yolunun yönünü korur.

3. Polarize prizmalar ortak varyantlar arasında optik eksene paralel kenarlarla kesilmiş ve küçük bir hava boşluğu ile monte edilmiş iki özdeş kalsit prizmasından yapılmış glan-foucault polarizörü bulunur. Bu prizma, ultraviyole spektrumda yaklaşık 230 nm'den kızılötesi radyasyonda 5000 nm'ye kadar bir dalga boyu aralığında şeffaftır. Bu geniş dalga boyu iletim aralığı, glan-foucault prizmasını çeşitli aletlerde faydalı hale getirir. Nicol prizması gibi, glan-foucault prizmasına çarpan olay ışığı, paralel veya optik eksene dik titreşen sıradan ve olağanüstü dalgalara ayrılmıştır. Ancak, bu durumda, bölünmüş ışık dalgaları, sıradan ışığın toplam iç yansımaya maruz kaldığı cam/hava arabirimiyle karşılaşana kadar kırılma olmaksızın prizmadan geçer. Olağanüstü ışık sınırdan sadece hafif sapma ile geçerken.

4. Dağıtıcı prizmalar bir prizmanın dispersion siyonu geometrisine ve prizma substratının kırılma indeksi dağılım eğrisine bağlıdır. Küçük sapma açıları olay ve öngörülen ışık arasındaki küçük açıyı belirler. Yeşil ışık kırmızı ışıktan daha fazlasını ayırır ve mavi ışık hem kırmızı hem de yeşilden daha fazlasını ayırır; Kırmızı tipik olarak 656.3 nm, yeşil olarak 587.6 nm ve mavi olarak 486.1 nm olarak tanımlanır.

Çok spektral prizma kameraları

Çok spektral prizma kameraları olay ışığını bölebilir ve aynı anda görünür ışık ve yakın kızılötesi (NIR) denetimleri gerçekleştirirken iki farklı sensöre yansıtabilir: biri görünür açık renk kanalı (dalga boyu 400-700 nm) ve diğeri NIR kanalı (dalga boyu 750-900 nm) için. Bu özellik, tek bir kameranın görünür elemanları, alt yüzey kusurlarını veya NIR dalga boylarında algılanabilen diğer bilgileri denetlemesine izin verir. Çok spektral kameralar, banknotlar, tekstil ürünleri, devre kartları ve meyve ve sebze gibi organik ürünleri incelemek için idealdir.

Spektral prizma kameraları

Spektral prizma görüntüleme, bir olay kompozit ışık ışınını çok spektral ışınlara ayırmak veya ışın yönünü değiştirmek için bir prizma kullanarak, daha sonra birden fazla sensör kullanarak farklı spektral veya dinamik aralıklarla görüntüleri yakalamayı içerir. Bu teknolojinin avantajı, kamera ve yüzey belirli bir açı oluştururken sensörlerin “mekansal tazminat” ihtiyacını ortadan kaldırmasıdır. Pürüzlü yüzeyleri fotoğraflarken bile, birden fazla sensör arasında “paralaks” sorunu yoktur. Bu teknoloji ile inşa edilen görüntüleme sistemleri kurulumu kolaydır, son derece doğru, uygun maliyetli ve çoklu kamera görüntüleme çözümlerini tamamen değiştirebilir. Prizma spektral görüntüleme teknolojisi, yarı iletken gofret, meyve, sebze, gıda ve ambalaj malzemelerini incelemek için etkili algılama araçları sağlar.

Optik yol prensipleri

Prizma kameraları, spektral aralığı görünür ışıktan kısa dalga kızılötesi (SWIR) bantlara ayırır, görünür ve SWIR bantlarında veya tek başına SWIR bandında spektral ayrımı gerçekleştirir.

Uygulama senaryoları

Prizma teknolojisi olay ışığını RGB dalga boylarına bölebilir ve bunları yansıtabilirYüksek hassasiyetli yapılandırılmış CCDs. Bu nedenle, prizma kameraları yüksek hassasiyetli renk üretimi, dalga boyu ayırma (düşük renk karıştırma) dayalı yüksek spektral hassasiyet sunar ve son derece yüksek hassasiyetli renkli görüntü verileri ve yüksek dinamik HDR görüntüleri üretebilir. Ayrıca hassas kenar tespiti için yüksek uzamsal çözünürlük sağlarlar ve muayene hedefinin ince ayrıntılarını tanımlayabilirler.

Bu özelliklere dayanarak, prizma kameraları, meyve, sebze, madeni para, banknot, tekstil, plastik, led, kaynak, cam, güneş panelleri, endüstriyel fırınlar ve ısıtılmış metallerin incelenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Sonuç olarak, prizma kameraları, gelişmiş ışık bölme ve görüntüleme yetenekleri ile, çeşitli endüstriyel ve bilimsel uygulamalarda benzersiz bir hassasiyet ve çok yönlülük sunar. Yüksek çözünürlüklü, çok spektral ve doğru renkli görüntüler sunma yetenekleri, onları modern makine görüş sistemlerinde vazgeçilmez araçlar haline getiriyor.