В машинном зрении оптические фильтры используются для изоляции полезного света путем отклонения нежелательных спектральных компонентов или состояний поляризации. Это улучшает видимость краев, текстур и дефектов, что приводит к улучшению отношения сигнал/шум (SNR) и повторяемости измерений. Согласно авторитетным источникам, оптические фильтры определяются как устройства, которые избирательно передают определенные части электромагнитного спектра и широко используются в машинном зрении, а также в приложениях микроскопии и спектроскопии.
В практических реализациях системы технического зрения обычно используют набор стандартных типов фильтров, включая полосовые, длиннопроходные/короткопропускные (например, ИК-фильтры), фильтры нейтральной плотности (ND) и поляризаторы. Каждый тип фильтра способствует повышению контрастности посредством различных механизмов.
Широко распространенная стратегия предполагает согласование оптического фильтра с источником освещения. Например, полосовые фильтры красного, синего или видимого диапазона (VIS), а также полосовые фильтры ближнего инфракрасного диапазона (NIR) 850 или 940 нм используются для блокировки окружающего света при передаче определенных длин волн светодиодов или лазеров. Многие производители предлагают NIR-фильтры и времяпролетные (ToF)/NIR-камеры, специально оптимизированные для этих длин волн.
Учитывая, что кремниевые датчики изображения обычно обладают чувствительностью в диапазоне 320–1100 нм, использование полосовых NIR-фильтров или короткопропускающих ИК-фильтров имеет решающее значение для приложений, требующих точной цветопередачи или формирования изображений только в видимом диапазоне.
Методы поляризации особенно эффективны для уменьшения бликов от зеркальных поверхностей. Используя поляризатор на источнике света и анализатор на линзе (известный как кросс-поляризация), отражения можно значительно подавить, тем самым раскрывая мелкие детали поверхности. Отраслевые руководства и учебные материалы последовательно рекомендуют скоординированное использование поляризаторов источника и линзы для достижения оптимальных характеристик затухания.
В ситуациях, когда сцена слишком яркая, фильтры нейтральной плотности (ND) предоставляют практическое решение для управления экспозицией без изменения настроек выдержки или диафрагмы. Это позволяет сохранить возможность захвата движения и глубину резкости (DoF), обеспечивая стабильность измерений.
Интерференционные фильтры известны своими крутыми спектральными переходами и сильным подавлением внеполосных сигналов (обычно оптическая плотность OD ≈ 4+), что делает их идеальными для изоляции определенных спектральных линий. Напротив, фильтры из цветного стекла обеспечивают надежный, нечувствительный к углу контраст при более низкой цене. Всестороннее понимание обеих технологий фильтрации позволяет принимать обоснованные компромиссные решения.
Кроме того, из-за угловой зависимости тонкопленочных интерференционных фильтров, которые могут проявлять синий сдвиг длины волны полосы пропускания с увеличением угла падения (AOI), рекомендуется поддерживать коллимированный свет и AOI, близкий к 0 °. Технические примечания по применению часто дают количественную оценку этого эффекта и дают соответствующие рекомендации по выравниванию.
В конечном итоге стратегический выбор и интеграция оптических фильтров приводят к созданию надежной конфигурации фильтров, которая пропускает желаемые длины волн, блокирует нежелательное излучение и поддерживает постоянство производительности в различных вариантах производства, точно отвечая требованиям приложений машинного зрения.
Свяжитесь