在機器視覺當中,暗角是一種比較常見的圖像缺陷。它會讓畫面邊緣和幾個角的亮度驟降,會導致灰度不均、特征提取失敗、測量誤差放大和軟件誤判。
暗角的情況特征
在拍攝均勻白板的時候,中心灰度值正常,四個角卻掉到原值的60~70%,在嚴重的時候甚至會直接出現(xiàn)黑角。彩色相機的暗角往往還會伴隨著色偏的出現(xiàn)

上圖就是典型暗角效果(雖為嵌入式相機示例,但工業(yè)鏡頭原理完全相同):中間亮、四周出現(xiàn)黑圈,畫面邊緣的細節(jié)完全丟失。
暗角的主要形成因素
工業(yè)鏡頭一般需要比較均勻的相對照度,但是一些因素會造成暗角:
成像圈不匹配:
這是最容易出現(xiàn)暗角的原因,鏡頭標稱成像圈 < 傳感器實際對角線尺寸,四個角就會被裁黑

上圖對比了不同接口的最大傳感器對角線:C-Mount 僅18mm、TFL僅28mm、F-Mount 43.3mm。如果把C-Mount鏡頭裝到1"傳感器上,那它的四個角就會出現(xiàn)全黑的暗角
安裝出現(xiàn)遮擋
鏡頭筒邊緣傾斜、轉(zhuǎn)接環(huán)過厚、接口的間距不對等等原因都會在物理層面上擋住邊緣的光線

如圖所示,鏡頭邊緣和傳感器不平行,就會直接導致出現(xiàn)暗角
自然光學暗角+像素微透鏡效應
廣角工業(yè)鏡頭(<12mm)邊緣光線入射角大,亮度按cos?θ衰減;小像素傳感器(2.4μm)邊緣像素收集效率更低。
常用的解決方案
在選型階段杜絕暗角
首先確定鏡頭是否匹配相機,然后再看相對照度曲線,邊緣大于85%的才算合格的產(chǎn)品
相機硬件平場矯正
幾乎所有工業(yè)相機都支持一鍵FFC

左圖:原始暗角(中心亮、邊緣漸暗,灰度曲線明顯滾降);右圖:執(zhí)行FFC后,亮度顯著拉平,灰度曲線變成直線,邊緣細節(jié)會明顯恢復。

3D可視化更直觀:左側(cè)是未校正的亮度分布,右側(cè)為FFC開啟后的效果。
在機器視覺領(lǐng)域,暗角不是一個小問題,暗角的出現(xiàn)往往會影響到檢測精度、可重復性和系統(tǒng)可靠性的核心缺陷。無論成因是相機不匹配、遮擋還是其他因素,只要存在暗角就有可能導致尺寸測量偏差、缺陷漏檢等后果,進而使得產(chǎn)線遭受損失。
但是暗角完全可控,在選型階段可以通過選擇合適的鏡頭和相機即可避免大多數(shù)暗角的產(chǎn)生,使用我們的智能選型工具來選擇合適的鏡頭。
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