打光方式

打光對視覺檢測非常的重要，如果沒有使用有效的打光方式進行打光，則就沒辦 法取得較好之影像，在進行檢測時就會很容易造成誤判。本研究量測之待測物為一不 規則之圓柱，進行量測時必須使待測物影像輪廓清晰才能進行量測，因此使用了以下 幾種打光設備及打光方式進行測試。使用到的打光設備有背光光源、條狀光源、同軸 環形光源。打光的方式有打背光的方式、打側光的方式、使用同軸光源的方式、以 45 度角由下往上的方式、將背光板發光區域變小的方式。以下將對這五種方式進行 介紹。

第一種打光方式：打背光的方式

此種打光方式所使用的設備包括攝影機及背光光源。將上述設備建立在同一條水 平行線上進行打光，再把待測物放置攝影機及背光光源之間請參考圖3.3(a)打光方式 示意圖。接著攫取待測物的影像結果請參考圖3.3(b)，圖中箭頭所指的框選區域可以 看到待測物邊界有光源繞射的情形發生，使得攫取下來的影像面積比原來實際物件的 面積小，由此可以發現直接使用背光光源會使待測物上產生繞射的情形，使得待測物 面積縮小導致量測出來的數據發生誤差。

圖3.3、背光光源取像方式示意圖：(a)第一種打光方式示意圖；(b)圖所示為結果影像。

第二種打光方式：打側光的方式進行打光

此種打光方式使用之光源為條狀LED 光源及擴散膜，打側光時因為邊界為白色，

所以使用黑色的卡紙作為影像中的背景。取像時將光源配置在待測物的側邊進行打光 請參考圖 3.4(a)為打光方式示意圖。取像結果請參考圖 3.4(b)。圖中上方箭頭所指的 為影像背景而下方箭頭所指的矩形框為待測物之邊界，可以看到邊界的灰階變化非常 凌亂無法找到正確的邊緣。所以這種打光方式無法將待測物的邊界給突顯出來，因此 無法滿足本研究的需求。

圖3.4、側光光源取像方式示意圖：(a)第二種打光方式示意圖；(b)圖所示為結果影像。

第三種打光方式：同軸光源進行打光

此種方法所使用之光源為同軸環形光源，將光源安裝在攝影機鏡頭上使光源及攝 影機達到同一光軸的效果請參考圖 3.5(a)示意圖。攫取影像之結果請參考圖 3.5(b)。

由圖中中間箭頭可以看到光源都集中在矩形框所框選的位置，再看上方箭頭之矩形框 可以發現框選區域中的邊界及背景都混在一起無法分辨出來，因此這種打光方式無法 將本研究感興趣的區域給突顯出來。

環形同軸光 待測刀具 攝影機

(a)

圖3.5、同軸光取像方式示意圖：(a)第三種打光方式示意圖；(b)圖所示為結果影像。

第四種打光方式：以 45 度角由下向上的方式進行打光

此種方式是使用條狀LED 光源在搭配擴散膜以 45 度角的方式進行打光請參考圖 3.6(a)所示，此種方式也是類似於打背光的方式，只是光源所照射的方向及設備不同，

攫取出來的影像結果請參考圖3.6(b)。圖中箭頭所指的矩形框區域可以看到能夠正確 的將本研究感興趣的區域給突顯出來，但是這種方法發現攫取的影像變成了一個梯 形。

待測刀具

LED光源

攝影機 (a)

圖3.6、LED 光源取像方式示意圖：(a)第四種打光方式示意圖；(b)圖所示為結果影像。

第五種打光方式：打背光的方式(背光光源區域變小)

第四種及第一種方式都是以打背光的方式進行，只是其使用的設備及打光的方向 不同。因此本研究在使用第一種方式進行打光，這一次打光的方式是將背光光源多餘 的部份使用黑色膠帶貼除，請參考圖3.7 的示意圖，圖中箭頭所指黑色區域為貼掉的 位置。未黏貼黑色膠帶的區域為量測待測物時的打光區域請參考圖3.8(a)所示。攫取 影像結果請參考圖3.8(b)，圖中箭頭所指矩形框區域為將多餘的部份給貼除後便能夠 解決繞射的問題，也能夠正確的將本研究中所感興趣的區域給突顯出來。

圖3.7、光源過大區域貼掉示意圖。

圖3.8、貼除背光光源過大區域後取像方式示意圖：(a)第五種打光方式示意圖；(b)圖 所示為結果影像。

本研究使用這五種方式，主要目的是希望將影像輪廓突顯出來，這樣便能夠使得 檢測更加的容易。第一種打光方式會有繞射的情形產生，因此使得量測出之結果會有 誤差。而延伸第二種方式是希望將影像之輪廓為白色而背景為黑色，但是在結果中可 以看到光源沒有辦法將待測物輪廓變得清晰反而變的更加雜亂。因此接下來第三種方 式使用環形同軸光源的測試，希望能將整個待測物打光成白色，但是由結果看到光源 都集中在待測物的中間，所以特徵並沒有突顯出來。由以上三種方式可以看出打背光 的方式效果最好，因此第四種方式將背光源轉動45 度由下往上進行打光，此種方式 能夠使得影像輪廓突顯出來，但是會發現取得之影像為一個梯形的形狀，所以這種方 式也沒辦法取得較好之影像結果。因此使用第一種方式但是由於光源面積過大會造成 繞射的情況，所以第五種方式是將背光光源多餘的部份給貼除以減少繞射的產生，這 種方法非常的成功能夠將特徵給突顯出來並且減少繞射的產生，因此本研究使用第五 種方式進行打光。