十大考虑，带您了解机器视觉中的彩色成像

当我们在为产品开发出最适合的机器视觉系统时，需要多方考虑各种因素，以下内容将会列出开发过程中需要考虑的一些问题，通过十大考虑，带大家深入了解视觉中的彩色成像：

1. 颜色准确性/差异化

首先我们需要考虑的是应用程序中所需要的颜色精度和差异程度。在某些应用中，机器视觉相机必须区分检测到的颜色和目标值之间的距离。在这一领域，高精度机器视觉用户需要比能够接受较低精度和差异化水平的用户更先进的相机。

如前所述，插值和低灵敏度是提高颜色精度和差异化水平的两个主要障碍。插值可能会导致一定的颜色检测的细微差异，因为它需要周围像素的平均值来确定每个像素的颜色值。因此，当机器视觉系统试图区分细微的颜色差异时，您可能并不知道颜色的阴影实际上是不同的，或者它们只是拜耳插值中的变化。

2. 色彩串扰

方法高度的色彩串扰会影响到机器视觉相机产生的颜色的精度。高阶串扰是由拜耳滤波器或二向色棱镜涂层定义的红、蓝、绿通道的光谱响应之间相当大的重叠所造成的。当通道之间有大量重叠时，某些颜色系列，尤其是黄或蓝绿色系列，会有很大的不确定性。因此，在开发彩色机器视觉系统时，必须考虑哪些颜色系列对您的分析至关重要，以及视觉定位系统中可接受的颜色串扰水平。

3. 光照水平和灵敏度

根据具体的实际应用情况，机器视觉系统需要特定级别的感光度。拜耳、三线和棱镜相机以不同的方式传输光，所以光的灵敏度是不同的。根据系统的亮度级别和可容忍的增益/噪声级别，您可以根据应用程序选择最合适的相机。

4. 白平衡和噪音

每一个使用颜色的机器视觉应用程序都需要白平衡。如果没有根据系统使用的照明光谱调整清晰的基线，则无法准确捕获真实的颜色值。根据所选机器视觉相机的类型，可以使用不同的白平衡方法。

相比之下，棱镜相机可以独立控制每个传感器，包括快门速度和增益。因此，您可以选择使用快门速度进行白平衡-通过延长两个通道的曝光时间来减少响应，或者缩短响应时间最长的两个通道的曝光时间。如果暴露时间较长，噪声可能会略微增加，但增加的幅度比增益小得多。在某些应用中，降噪可能是使用棱镜相机技术的几个原因之一。

5. 颜色伪像

颜色伪像是图像缺陷 - 通常是错误着色的像素或图案 - 由图像的颜色信息的导出方式引起。使用估计或插值来计算颜色的相机最有可能表现出颜色伪影。

然而，即使是产生独立的R，G和B值（非插值）的三线性相机，也会由于梯形失真效应，不平整表面或轻微的时序变化引起的空间偏移而产生颜色伪影。由于棱镜相机具有三个独立的传感器并使用单个光学平面来捕获图像，因此使用棱镜相机产生颜色伪影的风险非常低。

最常见的颜色工件类型是：

6. 颜色混叠

颜色混叠是指当具有特定颜色的对象的线条或边缘（例如，深蓝色对角线）显示不同的颜色时的情况，例如当在像素级别检查图像时沿其边缘的红色或黄色像素。这个问题在拜耳相机中最常见，因为用于为每个像素分配RGB值的插值技术使用周围像素的混合，这些像素可能具有与线或边缘本身完全不同的颜色。

7. 莫尔图案

除了在捕获单个边缘或线时引起问题时，当图像包含精细重复图案时，大规模混叠可导致莫尔图案的出现。虽然任何需要捕获更高空间频率的相机都会出现这种效果，但拜耳相机 - 再次因为插值技术 - 更容易出现这种情况。

8. 对分辨率的影响

与单色系统相比，在确定彩色机器视觉系统所需的分辨率水平时需要特别小心。这是因为拜耳插值等色彩技术大大降低了相机的有效分辨率。虽然拜耳相机可能有500万像素（5百万像素），但插值过程会“平均”许多小细节，使有效分辨率达到整个像素数的三分之一左右。

9. 色彩空间和色彩空间转换

在开发机器视觉系统时，您需要确定哪种颜色空间最适合您的特定应用。确切的颜色空间取决于应用程序的用途以及如何分析颜色信息。在大多数应用程序中，您将使用主机上的算法和处理资源将来自摄像机的RGB数据转换为最适合您应用的色彩空间。但是，在某些情况下，您可能希望相机在主机处理资源专注于其他任务时执行此转换。对于这些情况，值得选择具有内置色彩空间转换功能的相机。

10. 色彩增强和色彩优化

在某些情况下，您可能会发现有意改变颜色的准确性很有价值。如果是这样，在开发机器视觉系统时，值得考虑色彩增强和优化功能。使用主机上的算法捕获图像后，可以增强图像中的颜色。然而，后处理增强可能受到原始图像的饱和度或对比度的限制。有些相机配备了色彩优化功能，允许用户增强特定的主色或互补色，其真实价值高达200％（2倍）。系统构建者应该考虑这样的功能是否可以为其应用程序增加价值，或者有助于将其与竞争系统区分开来。

近年来色彩视觉变得更加实惠，随着技术的进步和需求的增加，作为彩色成像框架的成像器材的成本正在下降。更快的处理器和设备存储器使机器视觉检测设备能够更快地处理数据，即使使用更高分辨率的成像器材。也没有彩色视觉效果好，视觉检测设备使用彩色视觉已成为日常检查的实用解决方案。

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