在為你的產(chǎn)品開發(fā)最適合的機(jī)器視覺系統(tǒng)時，需要考慮很多因素，以下列出開發(fā)過程中需要考慮的一些問題：首先要考慮的是應(yīng)用程序所需的顏色精度和差異程度。在某些應(yīng)用中，機(jī)器視覺相機(jī)必須區(qū)分檢測到的顏色和目標(biāo)值之間的距離。在這一領(lǐng)域，高精度機(jī)器視覺用戶需要比能夠接受較低精度和差異化水平的用戶更先進(jìn)的相機(jī)。
如前所述，插值和低靈敏度是提高顏色精度和差異化水平的兩個主要障礙。插值可能導(dǎo)致顏色檢測的細(xì)微差異，因?yàn)樗枰車袼氐钠骄祦泶_定每個像素的顏色值。因此，當(dāng)機(jī)器視覺系統(tǒng)試圖區(qū)分細(xì)微的顏色差異時，您可能不知道顏色的陰影實(shí)際上是不同的，或者它們只是拜耳插值中的變化。
高度的色彩串?dāng)_會影響機(jī)器視覺相機(jī)產(chǎn)生的顏色的精度。高階串?dāng)_是由拜耳濾波器或二向色棱鏡涂層定義的紅、藍(lán)、綠通道的光譜響應(yīng)之間相當(dāng)大的重疊造成的。當(dāng)通道之間有大量重疊時，某些顏色系列，尤其是黃或藍(lán)綠色系列，會有很大的不確定性。
▲棱鏡相機(jī)中使用的二向色涂層比拜耳濾光片產(chǎn)生更陡的光譜曲線，以最大限度地減少由色彩串?dāng)_引起的不確定性。
當(dāng)您的機(jī)器視覺系統(tǒng)需要區(qū)分這些顏色的不同色調(diào)時，這可能是非常有問題的。因此，在開發(fā)彩色機(jī)器視覺系統(tǒng)時，必須考慮哪些顏色系列對您的分析至關(guān)重要，以及機(jī)器視覺系統(tǒng)中可接受的顏色串?dāng)_水平。
根據(jù)您的應(yīng)用，您的機(jī)器視覺系統(tǒng)需要特定級別的感光度。拜耳、三線和棱鏡相機(jī)以不同的方式傳輸光，所以光的靈敏度是不同的。例如，拜耳濾波器不僅由比光學(xué)棱鏡中使用的高級玻璃具有更低透射率的材料制成，而且鑲嵌方法也使得每個像素僅對三分之一的波長敏感。它落在上面了。根據(jù)給定像素的確切顏色，這可能會導(dǎo)致超過一半的光照在濾光片上，并且無法到達(dá)傳感器。根據(jù)系統(tǒng)的亮度級別和可容忍的增益/噪聲級別，您可以根據(jù)應(yīng)用程序選擇最合適的相機(jī)。
▲在拜耳相機(jī)中，每個像素上的濾波器阻擋了三分之二的光譜波長，大大減少了從場景中捕獲的實(shí)際光量。通過三個獨(dú)立的傳感器，棱鏡相機(jī)捕獲與每個像素相關(guān)的100％的光。
每一個使用顏色的機(jī)器視覺應(yīng)用程序都需要白平衡。如果沒有根據(jù)系統(tǒng)使用的照明光譜調(diào)整清晰的基線，則無法準(zhǔn)確捕獲真實(shí)的顏色值。根據(jù)所選機(jī)器視覺相機(jī)的類型，可以使用不同的白平衡方法。例如，拜耳和三線相機(jī)只能通過在三個顏色通道中的兩個通道上添加增益（放大）來平衡白色，以匹配響應(yīng)最高的通道。然而，增加增益不僅會使信號倍增，還會使圖像中的噪聲倍增。然后，由于整體低光條件所需的任何額外增益將添加到基線。如果需要超低噪聲，則可能需要通過增加可用光的數(shù)量或切換到不同的相機(jī)類型來解決此問題。相比之下，棱鏡相機(jī)可以獨(dú)立控制每個傳感器，包括快門速度和增益。因此，您可以選擇使用快門速度進(jìn)行白平衡-通過延長兩個通道的曝光時間來減少響應(yīng)，或者縮短響應(yīng)時間最長的兩個通道的曝光時間。如果暴露時間較長，噪聲可能會略微增加，但增加的幅度比增益小得多。在某些應(yīng)用中，降噪可能是使用棱鏡相機(jī)技術(shù)的幾個原因之一。▲彩色攝像機(jī)必須是白平衡的，以避免因照明類型和色溫而變色。典型的基于增益的白平衡會增加圖像噪聲。棱鏡相機(jī)中可用的基于曝光的方法對圖像噪聲的影響要小得多。
顏色偽像是圖像缺陷 - 通常是錯誤著色的像素或圖案 - 由圖像的顏色信息的導(dǎo)出方式引起。使用估計(jì)或插值來計(jì)算顏色的相機(jī)最有可能表現(xiàn)出顏色偽影。
然而，即使是產(chǎn)生獨(dú)立的R，G和B值（非插值）的三線性相機(jī)，也會由于梯形失真效應(yīng)，不平整表面或輕微的時序變化引起的空間偏移而產(chǎn)生顏色偽影。由于棱鏡相機(jī)具有三個獨(dú)立的傳感器并使用單個光學(xué)平面來捕獲圖像，因此使用棱鏡相機(jī)產(chǎn)生顏色偽影的風(fēng)險非常低。
顏色混疊是指當(dāng)具有特定顏色的對象的線條或邊緣（例如，深藍(lán)色對角線）顯示不同的顏色時的情況，例如當(dāng)在像素級別檢查圖像時沿其邊緣的紅色或黃色像素。
這個問題在拜耳相機(jī)中最常見，因?yàn)橛糜跒槊總€像素分配RGB值的插值技術(shù)使用周圍像素的混合，這些像素可能具有與線或邊緣本身完全不同的顏色。▲當(dāng)插值沿著線和邊緣產(chǎn)生錯誤著色的像素時，會發(fā)生顏色混疊。除了在捕獲單個邊緣或線時引起問題時，當(dāng)圖像包含精細(xì)重復(fù)圖案時，大規(guī)?；殳B可導(dǎo)致莫爾圖案的出現(xiàn)。雖然任何需要捕獲更高空間頻率的相機(jī)都會出現(xiàn)這種效果，但拜耳相機(jī) - 再次因?yàn)椴逯导夹g(shù) - 更容易出現(xiàn)這種情況。▲具有重復(fù)顏色混疊的區(qū)域中的人造顏色圖案可以出現(xiàn)在拜耳圖像中。與單色系統(tǒng)相比，在確定彩色機(jī)器視覺系統(tǒng)所需的分辨率水平時需要特別小心。這是因?yàn)榘荻逯档壬始夹g(shù)大大降低了相機(jī)的有效分辨率。雖然拜耳相機(jī)可能有500萬像素（5百萬像素），但插值過程會“平均”許多小細(xì)節(jié)，使有效分辨率達(dá)到整個像素?cái)?shù)的三分之一左右。
根據(jù)應(yīng)用程序必須能夠檢測/分析的最小特征大小以及必須涵蓋的視野大小，有兩種可能的操作過程：
① 您可以選擇分辨率遠(yuǎn)高于類似單色系統(tǒng)的拜耳相機(jī)。當(dāng)然，這通常帶有更高的價格標(biāo)簽，更昂貴的光學(xué)器件以及主機(jī)上更高的處理負(fù)荷。
② 您可以選擇具有與在單色系統(tǒng)上使用的基本分辨率大致相同的棱鏡相機(jī)。一個320萬像素的棱鏡相機(jī)實(shí)際上是一個3×320萬像素的攝像頭，帶有三個獨(dú)立的圖像傳感器，總計(jì)9.6百萬像素。因此，它可以產(chǎn)生24位，320萬像素的輸出，而不會像拜耳相機(jī)那樣損失分辨率。如上所述，棱鏡相機(jī)比拜耳相機(jī)貴。但與使用900萬像素拜耳相機(jī)的所有相關(guān)成本相比，整體比較變得更加接近。
以上信息僅適用于區(qū)域掃描分辨率。在線掃描系統(tǒng)的情況下，三線性和棱鏡相機(jī)都不依賴于插值，因此這兩種技術(shù)的有效分辨率都沒有顯著降低。但是，線掃描相機(jī)章節(jié)中討論的一些問題可能會影響三線性相機(jī)區(qū)分小細(xì)節(jié)以及棱鏡相機(jī)的單個光學(xué)平面的能力。
在開發(fā)機(jī)器視覺系統(tǒng)時，您需要確定哪種顏色空間最適合您的特定應(yīng)用。確切的顏色空間取決于應(yīng)用程序的用途以及如何分析顏色信息。
例如，簡單地在屏幕上顯示對象的應(yīng)用程序自然會使用標(biāo)準(zhǔn)RGB顏色空間，因?yàn)檫@是所有監(jiān)視器構(gòu)造其像素顏色的方式。但是，如果您正在處理印刷材料，像Adobe RGB這樣的色彩空間可能是更好的選擇，因?yàn)樗峁┝烁鼜V泛的顏色選擇，適合數(shù)字印刷。其他顏色空間如HSI（色調(diào)，飽和度，強(qiáng)度）和CIE XYZ或CIE L * a * b *顏色空間使用數(shù)學(xué)坐標(biāo)來描述顏色，以便某些應(yīng)用程序更容易計(jì)算顏色匹配和顏色差異在程度和方向上。
在大多數(shù)應(yīng)用程序中，您將使用主機(jī)上的算法和處理資源將來自攝像機(jī)的RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為最適合您應(yīng)用的色彩空間。但是，在某些情況下，您可能希望相機(jī)在主機(jī)處理資源專注于其他任務(wù)時執(zhí)行此轉(zhuǎn)換。對于這些情況，值得選擇具有內(nèi)置色彩空間轉(zhuǎn)換功能的相機(jī)。
在某些情況下，您可能會發(fā)現(xiàn)有意改變顏色的準(zhǔn)確性很有價值。如果是這樣，在開發(fā)機(jī)器視覺系統(tǒng)時，值得考慮色彩增強(qiáng)和優(yōu)化功能。
例如，如果要檢測圖像中的特定偏差或?qū)蓚€對象彼此區(qū)分開來，有時可以幫助增強(qiáng)圖像中的特定顏色。例如，當(dāng)圖像中的紅色增強(qiáng)時，可以更容易地區(qū)分血細(xì)胞和組織。使用主機(jī)上的算法捕獲圖像后，可以增強(qiáng)圖像中的顏色。然而，后處理增強(qiáng)可能受到原始圖像的飽和度或?qū)Ρ榷鹊南拗?。有些相機(jī)配備了色彩優(yōu)化功能，允許用戶增強(qiáng)特定的主色或互補(bǔ)色，其真實(shí)價值高達(dá)200％（2倍）。系統(tǒng)構(gòu)建者應(yīng)該考慮這樣的功能是否可以為其應(yīng)用程序增加價值，或者有助于將其與競爭系統(tǒng)區(qū)分開來。
▲顏色增強(qiáng)功能可以強(qiáng)調(diào)圖像中的特定顏色。
