机器识别技术光学照明建模方法

机器识别技术光学照明建模方法

1 工业相机接收sony IMX335

像素大小：2.2um*2.2um。像素2592*1944。感光面长度5.12mm宽3.84mm，对角线长度6.4mm。角度 64.2°和49°。焦距f=4.88mm。

图1 接收光线图

长度方向

宽度方向

接收面积 

2 光源发光角度

光源长度100mm，宽度10mm。照射距离11cm。光源颜色：白色，色温：6000K。

接收镜头的覆盖面积为

则发射光照射的面积必须大于等于接收面积

得到

图2 发光角度图

得到

所以可以选择发散角为5°和20°的光源。

3 接收功率

图3 IMX335规格书

根据IMX335LQN-C测试条件，在照度706 cd/m2，曝光时间33ms，时DN（G）=1870。R/G=0.42。得到 DN(R)=785。同理可以得到DN(B)=580。如下表1所示：

表1 测试条件

 

照度cd/m2	F/#	曝光时间	DN(R)	DN(G)	DN(B)
706	5.6	33ms	785	1870	580

 

饱和DN值为3895。

DN值（亮度）不变情况下，和曝光时间成正比，和F数平方成反比。

得到在F数为2.2时的DN值如下表2

表2 F/#2.2对应的发光强度

 

发光强度cd/m2	F/#	曝光时间	DN(R)	DN(G)	DN(B)
11524	2.2	312μs	785	1870	580

 

F/#为2.2，则照度需要11524cd/m2，在曝光时间312μs时，RGB像元DN值分别为785、1870、580。

可计算得到：

表3 F/#2.2对应的发光强度Vs DN值

 

照度lux	发光强度cd/m2	F/#	曝光时间	DN(R)	DN(G)	DN(B)
72407	11524	2.2	312μs	785	1870	580
62832	10000	2.2	312μs	681	1623	503
37699	6000	2.2	312μs	409	974	302
25133	4000	2.2	312μs	272	649	201
12566	2000	2.2	312μs	136	325	101
9424	1500	2.2	312μs	102	243	75
6283	1000	2.2	312μs	68	162	50

 

拍清楚条纹码所需的最小DN值来确定最小照度。乘以2pi。cd是弧度。

有公式：Gray = R*0.299 + G*0.587 + B*0.114

条件：  Gray=200，R/G=0.42，B/G=0.31，

带入：  Gray = 0.42 *G *0.299 + G*0.587 + 0.31*G *0.114=200

得到：  G=267

所以按照上面计算，需要拍清楚的光通量为9424Lux。依此计算发射光需要的能量大小。在面积为Sr的光照射面上需要的最小光通量为

所以反射面的光能量达到即可通过镜头（假设镜头对光的损耗忽略不计）被芯片感应到。

4 反射面

反射面为白色纸张，反射面可定义为均匀的Lambo体反射，反射效率为0.2。则到达反射面的光为

5 光源功率

通常情况下较好的LED灯的发光效率为150 Lm/W。由此计算光源312us内瞬时发光功率为：

对于发光LED的驱动板可调发光功率和发光效率实际没有那么高（有的为100 Lm/W，计算为4.7W）情况下，可以选择5W以上的LED即可。

　　审核编辑：汤梓红