偏振成像在表面缺陷检测的应用

偏振成像技术是一种新型的成像技术，因其与平时所采用的光强度成像技术相比具有一定的优势，而得到了极其迅速的发展。光强度成像技术一般都会受到环境因素的影响，在恶劣环境下，由于光强度太弱，成像就会具有一定的困难度。而偏振成像技术却可以在恶劣的环境下进行远距离的图像获取操作，在抑制背景噪声、提高探测距离、细节特征获取以及目标伪装识别等方面具有优势。

 

目前，偏振成像也广泛地应用于工业、医疗、科研、军事及天文等领域。例如：可探测隐藏或伪装的目标；可实现海面以及水下目标的探测和识别；可实现烟雾气候环境条件下的导航；有效区分金属和绝缘体或是从引诱物中区分真实目标；可进行癌症、烧伤等医学诊断；可对物体特征（如指纹等）进行识别；可实现星载或机载遥感；可与其它技术相结合，如多光谱偏振红外成像、超光谱偏振红外成像等。

 

       偏振成像系统主要有三个技术环节组成，其中包括对被测目标光波的偏振态分解、扫描以及角度编码，从而获取被测目标的光波偏振信息。接着，对获取的图像进行一系列的处理、增强或是融合，形成我们所需要的可视化偏振图像，最后从获得图像中获取需要了解的信息，对被测目标进行了解。随着我国智能化产业的不断发展，自动化技术的日益成熟，机器视觉在各个领域的应用起到了非常重要的作用。例如自动化行业利用机器视觉成像，并对图像进行软件分析比对，利用软件控制机器对产品进行分类。在利用自动化技术对产品进行检测时，图像成为整个检测过程中最关键的一步。随着偏振成像技术的广泛应用，机器视觉在不同领域也有了新的发展机会！

 

       在目前的机器视觉应用中，有很多检测对象物体的表面会发出杂乱的眩光（如抛光金属表面、烟盒、晶片等），这会严重影响成像质量，降低机器视觉检测特征的对比度。为了减弱或者消除杂散光、眩光等干扰，在很多视觉检测、测量、定位等系统构建时，在镜头前面需要搭配偏振镜来使用效果更好！

 

首先我们来了解下偏振镜的作用偏振镜可以滤除反光，自然光从光源发射出来，被物体的表面反射以后，光的属性就被偷偷改变了。因此称为偏振光。人的眼睛无法辨识偏振光和自然光的不同，所以不能直观的“看到”这个变化。但偏振镜就像是一个过滤器，它允许自然光通过，却可以拦截一些偏振光，这样就可以人为的去除“反光”的影响。

 

在机器视觉成像实践中，传统偏光照明方式缺点比较明显，如：需要选择与镜头螺纹匹配的偏振镜；光源需要临时安装偏振片，且安装可能反向；需要不断旋转镜头上偏振镜以达最佳角度。而采用偏光光源时，则彻底避免了这些问题，优势十分突出：出厂时已把光源调到最合适状态，可直接使用；完全不存在安起偏器、检偏器的安装问题；同时手持偏光光源，人眼观察，直接评估打光效果。

 

    随着智能制造的深入推进，市场对工业相机的应用提出了更高要求，普通工业相机在特定场景下，已经无法完全满足特殊工业应用需求。与光的强度和波长一样，光的偏振也提供了极其丰富的信息。根据Stokes矢量计算偏振度原理，平行光源照射在被测物表面形成光的反射，反射光透过偏振片后，相机的图像传感器可从多个方向采集到图像数据，最终结合成的偏振度图像，能够体现出偏振图像特有的信息。与常见的可见光、遥感、红外成像等相比，偏振成像可以获取物体的多维度偏振信息，这在图像视觉领域中有十分显著和独到的优势。利用偏振相机获取到的偏振信息，可大幅增强被测物的细节特征体现。普通面阵相机难以辨别的缺陷，利用偏振相机可加以区分。偏振相机具备更强的缺陷识别能力，是各大检测行业的理想选择。