光電成像檢測系統(tǒng)像面照度均勻性分析

趙 霞, 劉 賓

(中北大學(xué) 電子測試技術(shù)國家重點實驗室, 山西 太原 030051)

引言

光學(xué)成像檢測技術(shù)從20世紀70年代初美國JPL實驗室研發(fā)的第一套數(shù)字圖像處理系統(tǒng)開始，已經(jīng)作為一種高效快速的非接觸測量手段應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的多個方面，如零部件外形、尺寸檢查、零件裝配、過程監(jiān)控等方面。光學(xué)成像系統(tǒng)是實現(xiàn)光學(xué)成像檢測的主要設(shè)備。采用光學(xué)成像系統(tǒng)實現(xiàn)目標檢測的過程通常是，采用光源對被檢測對象進行一定方式的照射，攜帶被檢對象信息的光強度分布信息通過光耦合器件將光信息耦合到光電成像器件的像面，成像器件將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，圖像處理單元將信號進行抽樣、量化、編碼過程轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并進行后續(xù)處理、實現(xiàn)目標的檢測和識別。在此過程中，經(jīng)常要面臨的一個問題是像面照度不均勻。像面照度不均勻直接導(dǎo)致數(shù)字圖像質(zhì)量下降以及基于該圖像的目標識別變得困難[1-2]。

鑒于此，本文以典型光學(xué)成像系統(tǒng)為研究對象，詳細分析造成像面照度不均勻現(xiàn)象的原因及影響程度，為后續(xù)的校正算法研究提供理論支撐。

1 光電成像原理

背光照明成像方式是一種常用的光學(xué)成像方式，光源和光電成像器件放置在被檢測物體的兩側(cè)，光電成像系統(tǒng)像面法線和光源發(fā)光平面法線平行，光源發(fā)出的光通過鏡頭耦合到光電成像器件上，從而實現(xiàn)空間光強分布到空間電信號分布的轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示[3-4]。……