過濾器技術的類型

機器視覺中有許多(duo)不同類(lei)型(xing)的(de)(de)濾(lv)(lv)光(guang)片，可以(yi)用(yong)來(lai)改(gai)善或改(gai)變被檢查對(dui)象的(de)(de)圖像。了(le)解各種類(lei)型(xing)的(de)(de)過濾(lv)(lv)器背(bei)后的(de)(de)不同技(ji)術以(yi)了(le)解它們的(de)(de)優勢和(he)局限(xian)性是(shi)很重要的(de)(de)。盡(jin)管(guan)濾(lv)(lv)光(guang)片種類(lei)繁多(duo)，但幾乎所有濾(lv)(lv)光(guang)片都可以(yi)分(fen)為(wei)兩大類(lei)：彩(cai)色玻璃濾(lv)(lv)光(guang)片和(he)涂層干涉濾(lv)(lv)光(guang)片。

彩色玻璃濾光片

彩(cai)色玻(bo)璃(li)(li)濾(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)在機器視(shi)覺中(zhong)非常(chang)常(chang)見，它(ta)是通過在玻(bo)璃(li)(li)材料中(zhong)摻雜(za)選擇性改變其(qi)吸(xi)收(shou)和(he)透射光(guang)(guang)譜的(de)(de)元(yuan)素而(er)(er)產生(sheng)的(de)(de)。摻雜(za)劑根據傳(chuan)輸(shu)所考慮的(de)(de)波(bo)長而(er)(er)變化，并且制(zhi)造(zao)過程幾(ji)乎與標準(zhun)光(guang)(guang)學(xue)玻(bo)璃(li)(li)制(zhi)造(zao)相(xiang)同。彩(cai)色玻(bo)璃(li)(li)濾(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)的(de)(de)優勢有(you)(you)幾(ji)個原(yuan)因：與干(gan)涉濾(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)相(xiang)比(bi)，它(ta)們(men)的(de)(de)成本(ben)相(xiang)對較低，更重要的(de)(de)是，當(dang)與廣角(jiao)透鏡或(huo)以(yi)一(yi)定角(jiao)度使用時，它(ta)們(men)不會(hui)顯示出波(bo)長傳(chuan)輸(shu)的(de)(de)任何偏移。然而(er)(er)，彩(cai)色玻(bo)璃(li)(li)濾(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)通常(chang)也具(ju)有(you)(you)寬的(de)(de)波(bo)段切割，不具(ju)有(you)(you)像涂層干(gan)涉濾(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)那樣(yang)尖銳(rui)或(huo)準(zhun)確的(de)(de)曲線，并且不具(ju)有(you)(you)像干(gan)涉濾(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)那樣(yang)高的(de)(de)透射量。圖1顯示了(le)幾(ji)種常(chang)見彩(cai)色玻(bo)璃(li)(li)濾(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)的(de)(de)透射曲線。注(zhu)意(yi)，濾(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)具(ju)有(you)(you)寬的(de)(de)波(bo)段截止，并且具(ju)有(you)(you)描述其(qi)傳(chuan)輸(shu)函(han)數(shu)的(de)(de)相(xiang)對較淺(qian)的(de)(de)斜率。

圖1：幾(ji)種不同顏色(se)玻璃濾光片(pian)的透射曲(qu)線。

紅外（IR）截止(zhi)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)可(ke)以(yi)是(shi)彩(cai)(cai)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)玻璃(li)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)，也可(ke)以(yi)是(shi)對(dui)單色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)和彩(cai)(cai)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)相機(ji)(ji)都(dou)(dou)有(you)用(yong)的(de)(de)(de)(de)涂(tu)層濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)。由于大(da)多數(shu)機(ji)(ji)器(qi)視覺相機(ji)(ji)中的(de)(de)(de)(de)硅傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)對(dui)高達(da)約(yue)1μm的(de)(de)(de)(de)波長具有(you)響應(ying)能力，因此從頭頂熒光(guang)(guang)(guang)(guang)燈或其他不(bu)需要的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)源入射到傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)上的(de)(de)(de)(de)任何IR光(guang)(guang)(guang)(guang)都(dou)(dou)可(ke)能導致傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)不(bu)準確。在彩(cai)(cai)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)相機(ji)(ji)上，紅外線會在傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)上產生(sheng)一(yi)種偽(wei)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)，從而降(jiang)低整(zheng)體顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)再現能力。出于這個原因，許多彩(cai)(cai)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)成(cheng)像(xiang)相機(ji)(ji)都(dou)(dou)標配了紅外截止(zhi)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)。對(dui)于單色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)相機(ji)(ji)，IR光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)存在會降(jiang)低整(zheng)體圖像(xiang)的(de)(de)(de)(de)對(dui)比度，但與(yu)彩(cai)(cai)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)相機(ji)(ji)不(bu)同(tong)，IR截止(zhi)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)通常不(bu)是(shi)內(nei)置的(de)(de)(de)(de)。還(huan)有(you)許多其他類型的(de)(de)(de)(de)彩(cai)(cai)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)玻璃(li)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)。例如，當使用(yong)多色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(guang)(guang)源和顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)時，日光(guang)(guang)(guang)(guang)藍色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)可(ke)以(yi)用(yong)于顏(yan)色(se)(se)(se)(se)(se)(se)(se)平(ping)衡。

涂層干涉濾光片

涂(tu)層(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)通(tong)(tong)常(chang)比(bi)彩色(se)玻璃(li)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)提(ti)供更(geng)(geng)(geng)鋒利的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)接通(tong)(tong)和(he)(he)(he)切斷轉換、更(geng)(geng)(geng)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳輸(shu)和(he)(he)(he)更(geng)(geng)(geng)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻塞。除了(le)彩色(se)玻璃(li)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)，還有一(yi)系(xi)列涂(tu)層(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)，包括硬(ying)涂(tu)層(ceng)熒光(guang)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)、二(er)向色(se)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)和(he)(he)(he)偏振濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)。每(mei)個帶涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)器(qi)都經過獨特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)制造工藝，以確(que)保適當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能。波(bo)長(chang)(chang)選(xuan)擇性(xing)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)是通(tong)(tong)過在高折(zhe)射(she)率和(he)(he)(he)低折(zhe)射(she)率交(jiao)替的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)定襯底上(shang)沉積介電層(ceng)來(lai)制造的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。基板的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面質量(liang)和(he)(he)(he)均勻(yun)性(xing)建立了(le)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)波(bo)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基線(xian)光(guang)學質量(liang)，同(tong)時設置了(le)基板材料透射(she)下降(jiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)限制。與(yu)彩色(se)玻璃(li)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)相比(bi)，介電層(ceng)通(tong)(tong)過在一(yi)系(xi)列波(bo)長(chang)(chang)上(shang)產生相長(chang)(chang)和(he)(he)(he)相消干涉，并(bing)通(tong)(tong)過提(ti)供更(geng)(geng)(geng)清晰的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)截(jie)止和(he)(he)(he)切帶，來(lai)產生濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)詳細光(guang)譜(pu)結構。存在許多(duo)類型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)涂(tu)層(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)，例如(ru)帶通(tong)(tong)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)、長(chang)(chang)通(tong)(tong)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)、短通(tong)(tong)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)和(he)(he)(he)陷波(bo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)，每(mei)種濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)都具有特(te)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻塞范圍(wei)和(he)(he)(he)傳輸(shu)范圍(wei)。長(chang)(chang)通(tong)(tong)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)片(pian)(pian)被(bei)設計為阻擋短波(bo)長(chang)(chang)并(bing)通(tong)(tong)過長(chang)(chang)波(bo)長(chang)(chang)。

短(duan)通(tong)(tong)(tong)濾(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)則相反，通(tong)(tong)(tong)過較短(duan)的(de)波(bo)長(chang)(chang)，阻(zu)擋(dang)較長(chang)(chang)的(de)波(bo)長(chang)(chang)。帶(dai)通(tong)(tong)(tong)濾(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)通(tong)(tong)(tong)過一(yi)個波(bo)長(chang)(chang)帶(dai)，同(tong)時阻(zu)擋(dang)位于通(tong)(tong)(tong)帶(dai)之外的(de)較長(chang)(chang)和(he)較短(duan)波(bo)長(chang)(chang)。帶(dai)通(tong)(tong)(tong)濾(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)的(de)反面是陷波(bo)濾(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)，它阻(zu)擋(dang)一(yi)段波(bo)長(chang)(chang)并通(tong)(tong)(tong)過更長(chang)(chang)和(he)更短(duan)的(de)波(bo)長(chang)(chang)。這些濾(lv)光(guang)(guang)片(pian)(pian)類型的(de)傳輸曲線形狀如圖2所(suo)示。

圖2：長(chang)通和短通（a）以及帶通和陷波(bo)濾波(bo)器（b）的傳輸(shu)曲線示例。

專為(wei)深度(du)阻(zu)擋(dang)（高光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)密度(du)）和陡坡（從阻(zu)擋(dang)到透射的(de)(de)(de)急劇(ju)過(guo)渡(du)）設計(ji)的(de)(de)(de)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)在(zai)精(jing)(jing)確(que)(que)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)控制至關重(zhong)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)中重(zhong)復使用(yong)(yong)(yong)。大(da)(da)多(duo)(duo)數(shu)機器視(shi)覺(jue)應用(yong)(yong)(yong)不需要(yao)(yao)這(zhe)(zhe)種精(jing)(jing)度(du)；通常(chang)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)密度(du)（OD）為(wei)4或更(geng)大(da)(da)的(de)(de)(de)任何濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)都(dou)比(bi)(bi)要(yao)(yao)求的(de)(de)(de)更(geng)精(jing)(jing)確(que)(que)并且增(zeng)(zeng)加(jia)了(le)不必要(yao)(yao)的(de)(de)(de)成本。由于(yu)硬(ying)涂層(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)利用(yong)(yong)(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學干涉(she)來(lai)實(shi)現這(zhe)(zhe)種精(jing)(jing)確(que)(que)的(de)(de)(de)傳輸和抑制帶，因此在(zai)機器視(shi)覺(jue)應用(yong)(yong)(yong)中使用(yong)(yong)(yong)硬(ying)涂層(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)會(hui)帶來(lai)困難。所有(you)干涉(she)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)都(dou)是(shi)為(wei)特(te)(te)定的(de)(de)(de)入射角(jiao)(jiao)（AOI）設計(ji)的(de)(de)(de)，通常(chang)為(wei)0°，除(chu)非另有(you)特(te)(te)別指定。當用(yong)(yong)(yong)于(yu)機器視(shi)覺(jue)時，這(zhe)(zhe)些(xie)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)通常(chang)放置在(zai)鏡頭(tou)前面；這(zhe)(zhe)樣做使得濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)接(jie)受(shou)來(lai)自透鏡的(de)(de)(de)角(jiao)(jiao)視(shi)場（AFOV）所規(gui)定的(de)(de)(de)角(jiao)(jiao)度(du)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)。特(te)(te)別是(shi)在(zai)短焦距（大(da)(da)AFOV）透鏡的(de)(de)(de)情(qing)況下，透射通過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)通常(chang)會(hui)顯示(shi)出一種不想要(yao)(yao)的(de)(de)(de)效果，稱(cheng)為(wei)藍移(yi)。例如，4.5毫(hao)米寬角(jiao)(jiao)度(du)焦距透鏡的(de)(de)(de)藍移(yi)將比(bi)(bi)50毫(hao)米窄角(jiao)(jiao)度(du)焦距透鏡大(da)(da)得多(duo)(duo)。隨著干涉(she)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)上AOI的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，通過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)程長(chang)度(du)增(zeng)(zeng)加(jia)，這(zhe)(zhe)導致截止波長(chang)和截止波長(chang)減小(xiao)（圖3）。

圖3a：干(gan)涉濾光片的(de)(de)功能基于入(ru)射到濾光片上的(de)(de)光的(de)(de)傳(chuan)播距離。在正確的(de)(de)入(ru)射角下，入(ru)射到濾光片上的(de)(de)光波會發(fa)生破(po)壞性干(gan)涉，阻(zu)止它們通過濾光片。從不(bu)同的(de)(de)角度來看(kan)，相消(xiao)干(gan)涉并沒有(you)那么(me)有(you)效(xiao)。

圖3b：藍(lan)移(yi)示例，顯(xian)示了在15?入射角下使(shi)用的(de)帶通(tong)濾(lv)光片。不僅要注意向較低(di)中心波長的(de)偏移(yi)，還(huan)要注意斜(xie)率(lv)的(de)變淺。當濾(lv)波器以0?入射角使(shi)用時(shi)，虛線(xian)曲線(xian)是理想(xiang)的(de)。

因此，在圖像中的(de)(de)(de)(de)不(bu)同場(chang)點，濾(lv)光(guang)(guang)片將通過(guo)傳輸不(bu)同的(de)(de)(de)(de)波長范圍而表現出不(bu)同的(de)(de)(de)(de)行為：場(chang)中越遠，藍移就(jiu)越明顯。在大多(duo)數情(qing)況下，干涉(she)濾(lv)光(guang)(guang)片仍然(ran)可(ke)以提(ti)供比彩(cai)色玻(bo)璃濾(lv)光(guang)(guang)片更(geng)好的(de)(de)(de)(de)濾(lv)波控制，但在使用帶有(you)廣角鏡(jing)頭的(de)(de)(de)(de)干涉(she)濾(lv)光(guang)(guang)片時要(yao)注意潛(qian)在的(de)(de)(de)(de)陷阱。

機器視覺(jue)中濾(lv)波片的應用

在設計機(ji)器視覺(jue)系(xi)統時(shi)，增強(qiang)被檢測對象感興趣特征的(de)(de)(de)對比度(du)(du)是很重要(yao)的(de)(de)(de)。濾(lv)(lv)波提供(gong)了一(yi)種簡單的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)來增強(qiang)圖像(xiang)的(de)(de)(de)對比度(du)(du)，同時(shi)阻擋不需要(yao)的(de)(de)(de)照明。濾(lv)(lv)光(guang)片(pian)可以(yi)通(tong)(tong)過多(duo)種不同的(de)(de)(de)方(fang)式增強(qiang)對比度(du)(du)，濾(lv)(lv)光(guang)片(pian)類(lei)(lei)型取(qu)決于(yu)(yu)應(ying)用程序。機(ji)器視覺(jue)中使用的(de)(de)(de)一(yi)些常(chang)見濾(lv)(lv)光(guang)片(pian)有彩色(se)(se)玻璃、干涉、中性密度(du)(du)（ND）和偏振。彩色(se)(se)玻璃帶通(tong)(tong)濾(lv)(lv)光(guang)片(pian)是可用于(yu)(yu)大幅提高(gao)圖像(xiang)質量的(de)(de)(de)一(yi)些最(zui)簡單的(de)(de)(de)濾(lv)(lv)光(guang)片(pian)。這些濾(lv)(lv)光(guang)片(pian)在縮小(xiao)視覺(jue)系(xi)統可見的(de)(de)(de)波段方(fang)面工(gong)作得(de)非(fei)常(chang)好，而且通(tong)(tong)常(chang)比類(lei)(lei)似的(de)(de)(de)干涉濾(lv)(lv)光(guang)片(pian)便宜。彩色(se)(se)玻璃濾(lv)(lv)光(guang)片(pian)在用于(yu)(yu)遮擋色(se)(se)輪另一(yi)側的(de)(de)(de)顏(yan)色(se)(se)時(shi)效果(guo)最(zui)佳（圖4）。

圖(tu)4：色輪展示了暖色應該用來過濾掉色輪另一(yi)側的冷(leng)色。

彩色濾光片

考慮圖5中所示的(de)例子(zi)，其中正(zheng)在檢查凝膠(jiao)(jiao)膠(jiao)(jiao)囊(nang)。如圖所示，兩個紅色膠(jiao)(jiao)囊(nang)位于一對綠色膠(jiao)(jiao)囊(nang)的(de)外側，在白(bai)光背(bei)光下。

圖5：使用相(xiang)同的(de)視覺系統檢查(cha)的(de)四個液體膠囊(nang)，如圖所示(shi)。

這是(shi)一(yi)種分(fen)揀應(ying)用程序，藥丸需要按(an)顏(yan)色(se)分(fen)開(kai)才能到達各自(zi)的(de)(de)位置。用單色(se)相機對(dui)膠(jiao)囊進行成(cheng)像(xiang)（圖(tu)6），綠色(se)和紅色(se)膠(jiao)囊之(zhi)(zhi)間的(de)(de)對(dui)比度(du)僅為8.7%，低于20%的(de)(de)最小建(jian)(jian)議對(dui)比度(du)。在這個(ge)特定的(de)(de)例子中，環境光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)微小波動，例如(ru)個(ge)人走(zou)過系(xi)(xi)統，可(ke)以(yi)(yi)將已經很低的(de)(de)8.7%的(de)(de)對(dui)比度(du)值降(jiang)低到足以(yi)(yi)使(shi)系(xi)(xi)統不再能夠正常(chang)操作的(de)(de)程度(du)。這個(ge)問(wen)題(ti)有幾種解決方案：可(ke)以(yi)(yi)建(jian)(jian)造一(yi)個(ge)體積龐大、成(cheng)本高昂的(de)(de)擋光(guang)(guang)(guang)系(xi)(xi)統來(lai)完全封閉檢查系(xi)(xi)統，可(ke)以(yi)(yi)重新設計系(xi)(xi)統的(de)(de)整個(ge)照明(ming)方案，或(huo)者可(ke)以(yi)(yi)添加一(yi)個(ge)濾光(guang)(guang)(guang)片(pian)來(lai)增強綠色(se)和紅色(se)藥丸之(zhi)(zhi)間的(de)(de)對(dui)比度(du)。在這種情況下，最簡單和最具(ju)成(cheng)本效益的(de)(de)解決方案是(shi)使(shi)用綠色(se)玻璃濾光(guang)(guang)(guang)片(pian)，以(yi)(yi)提高兩種不同顏(yan)色(se)膠(jiao)囊之(zhi)(zhi)間的(de)(de)對(dui)比度(du)。如(ru)圖(tu)6所(suo)示(shi)，對(dui)比度(du)從(cong)8.7%提高到86.5%：幾乎增加了10倍。

圖(tu)6：使(shi)用單色相(xiang)(xiang)機觀(guan)察(cha)膠囊，對比(bi)度(du)為8.7%（a），使(shi)用單色相(xiang)(xiang)機和綠色濾光片觀(guan)察(cha)膠囊，對照(zhao)度(du)為86.5%（b）。

中性密度濾光片

中(zhong)性密(mi)度(du)濾(lv)(lv)光(guang)片用于某些應用中(zhong)，其中(zhong)在不(bu)改變(bian)曝光(guang)時間或調整(zheng)f/#的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下對圖像的(de)(de)(de)亮度(du)進(jin)行額外控制是(shi)有(you)利的(de)(de)(de)。盡管有(you)兩種主(zhu)要(yao)類(lei)型的(de)(de)(de)中(zhong)性密(mi)度(du)濾(lv)(lv)光(guang)片（吸收和反射），但(dan)對圖像的(de)(de)(de)影響(xiang)是(shi)相同(tong)的(de)(de)(de)：均勻地降(jiang)(jiang)(jiang)低透(tou)射通過透(tou)鏡并到達(da)傳感(gan)器上(shang)的(de)(de)(de)光(guang)。對于像焊接這(zhe)樣的(de)(de)(de)應用，無(wu)論(lun)曝光(guang)時間如(ru)何，成像器都可能(neng)過載，中(zhong)性密(mi)度(du)濾(lv)(lv)光(guang)片可以在不(bu)需(xu)要(yao)改變(bian)f/#的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下提供必要(yao)的(de)(de)(de)吞吐量下降(jiang)(jiang)(jiang)（這(zhe)可能(neng)會影響(xiang)系統(tong)的(de)(de)(de)分辨率）。特(te)殊的(de)(de)(de)中(zhong)性密(mi)度(du)濾(lv)(lv)光(guang)片，如(ru)變(bian)跡(ji)濾(lv)(lv)光(guang)片，有(you)助于處理由物體的(de)(de)(de)強烈反射引起的(de)(de)(de)圖像中(zhong)心的(de)(de)(de)熱點，但(dan)光(guang)密(mi)度(du)隨著距離濾(lv)(lv)光(guang)片中(zhong)心的(de)(de)(de)徑(jing)向(xiang)距離而(er)降(jiang)(jiang)(jiang)低。

偏振濾光片

偏振(zhen)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)片是(shi)機器(qi)視覺應(ying)用(yong)(yong)中使(shi)用(yong)(yong)的(de)另(ling)一種常見類型的(de)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)片，可以更好(hao)地對(dui)鏡(jing)(jing)面物體(ti)進行成像。要正(zheng)確使(shi)用(yong)(yong)偏振(zhen)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)片，光(guang)(guang)(guang)源(yuan)和透鏡(jing)(jing)上都必須有偏振(zhen)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)片。這些濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)片分別被稱(cheng)為偏振(zhen)器(qi)和分析器(qi)。圖7展示(shi)了偏振(zhen)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)器(qi)在觀察鏡(jing)(jing)面反射(she)對(dui)象時如何發(fa)揮作用(yong)(yong)的(de)示(shi)例。

圖7：無濾鏡(jing)(jing)拍攝的圖像（a）顯(xian)示(shi)高眩光(guang)，有(you)偏振濾鏡(jing)(jing)（b）減少眩光(guang)。

在(zai)圖(tu)7a中(zhong)，使(shi)用明(ming)(ming)場照明(ming)(ming)檢查(cha)CCD成像(xiang)(xiang)器(qi)，圖(tu)7b顯(xian)示了(le)相同的(de)(de)照明(ming)(ming)設(she)置，光(guang)源(yuan)上有偏(pian)(pian)振(zhen)器(qi)，透(tou)(tou)鏡上有分析(xi)儀。如圖(tu)7b所示，使(shi)用偏(pian)(pian)振(zhen)器(qi)增強(qiang)系(xi)(xi)統可提供卓越(yue)的(de)(de)性(xing)能(neng)，因為(wei)(wei)透(tou)(tou)鏡上的(de)(de)濾光(guang)片會(hui)吸收強(qiang)烈(lie)的(de)(de)反(fan)射。為(wei)(wei)了(le)確保最大(da)限度(du)地抑制(zhi)不必要(yao)的(de)(de)眩光(guang)，偏(pian)(pian)振(zhen)器(qi)的(de)(de)偏(pian)(pian)振(zhen)軸必須與透(tou)(tou)鏡上的(de)(de)偏(pian)(pian)振(zhen)器(qi)偏(pian)(pian)振(zhen)角(jiao)成90°角(jiao)。否(fou)則，透(tou)(tou)鏡仍會(hui)將一些強(qiang)烈(lie)反(fan)射的(de)(de)光(guang)透(tou)(tou)射到(dao)系(xi)(xi)統中(zhong)，從而導致眩光(guang)。至(zhi)關重(zhong)要(yao)的(de)(de)是(shi)(shi)要(yao)理(li)解濾光(guang)片的(de)(de)存在(zai)是(shi)(shi)為(wei)(wei)了(le)操縱(zong)圖(tu)像(xiang)(xiang)的(de)(de)對比度(du)以幫(bang)助提高成像(xiang)(xiang)系(xi)(xi)統的(de)(de)精度(du)。無論是(shi)(shi)通(tong)過(guo)(guo)顏色(se)過(guo)(guo)濾還(huan)是(shi)(shi)通(tong)過(guo)(guo)偏(pian)(pian)振(zhen)過(guo)(guo)濾，每個濾光(guang)片的(de)(de)存在(zai)都是(shi)(shi)為(wei)(wei)了(le)解決(jue)一個獨特的(de)(de)問題；了(le)解哪些濾光(guang)片應該用于(yu)特定的(de)(de)應用程序(xu)是(shi)(shi)很重(zhong)要(yao)的(de)(de).