창의적인 조명 기술로 컴퓨터 이미징 가능

이미지 출처: 스마트 비전 조명

컴퓨터 이미징의 개념은 많은 사람들에게 새로운 것일 수 있지만 이미 어느 정도 성숙한 기술의 가치는 광범위합니다. 알고리즘을 기반으로 계산된 출력 이미지를 갖춘 다중 이미지 및 다중 조명 이미징 입력과 관련된 응용 프로그램은 원래 R&D 영역을 넘어 확장되었습니다. 이 기술은 산업 자동화 검사에 활용되었으며, 여기서 조명 구성 요소의 창의적인 사용은 귀중한 이미징 기능을 제공하는 기술로 부상했습니다.

광범위하게 말하면, "계산 이미징"이라는 용어는 단일 광학 획득 이상에서 단일 이미지를 생성하는 알고리즘을 사용하는 다양한 기술에 적용될 수 있습니다. 컴퓨터 이미징에 대한 연구에는 렌즈가 없는 단일 픽셀 카메라, 심지어 평면 카메라도 포함됩니다. 컴퓨터 이미징의 머신 비전 구현은 훨씬 더 성숙해졌으며, 특정 응용 분야를 위한 구성 요소와 소프트웨어는 그 어느 때보다 사용하기 쉽습니다. 두 가지 일반적인 사용 사례에서 조명 장치와 컨트롤은 주요 이미징 기능에 기여합니다. 이러한 사용 사례는 기하학적 특징을 강조하는 데 사용되는 광도 스테레오(또는 음영에서 모양) 이미징과 고해상도 컬러 이미징입니다.

광도 스테레오 이미징은 3D 이미징과 밀접한 관련이 있습니다. 장면의 직접적인 물리적 3D 표현은 아니지만 측광 스테레오 이미지는 이미지에 있는 특징의 기하학적 모양을 나타내며 이미징이 훨씬 더 쉽게 구현됩니다. 일반적으로 단일 카메라가 사용되며 여러 이미지에 대한 여러 조명 소스가 많은 머신 비전 구성 요소 및 소프트웨어 라이브러리에서 쉽게 사용할 수 있고 지원되는 소프트웨어에 결합됩니다.

기본적으로 머신 비전용 컴퓨터 이미징의 광도 스테레오는 다중 각도 조명을 활용하여 주변 표면의 높이와 높이가 다른 특징을 추출합니다. 단일 이미지 획득에서 특징은 가까운 표면에 비해 밝게 나타납니다. 이 조명 기술은 머신 비전에서 표면 특징과 결함을 효과적으로 감지하기 위해 널리 사용됩니다. 그러나 여러 각도에서 들어오는 조명으로 일련의 이미지를 획득한 경우(그림 1), 쉐이딩 알고리즘을 사용하여 결과 이미지를 결합하여 특징의 상대적 높이에 대한 보정되지 않은 3D 이미지 표현을 얻을 수 있습니다.

그림 1: 머신 비전용 컴퓨터 이미징의 광도 스테레오는 다중 각도 조명을 활용하여 주변 표면의 높이와 높이가 다른 특징을 추출합니다. | 이미지 출처: 스마트 비전 조명

보다 복잡한 3D 이미징 시스템과 달리 결과적인 측광 스테레오 이미지는 순수한 높이나 깊이 이미지가 아닌 곡률 이미지인 경우가 많습니다. 이미지 데이터는 국부적인 높이 변화가 있는 개별 피처의 표면 형상에 대한 회색조 표현을 생성합니다. 주변 표면으로부터 높이나 깊이가 더 멀리 떨어져 있으면 회색조 픽셀 값이 더 높아집니다. 곡률 이미지 처리 외에도 고급 비전 라이브러리는 다른 알고리즘을 통해 방향 이미지를 처리할 수 있습니다(그림 2). 필터에는 텍스처, 평균, 로컬 모양, 로컬 대비, 가우스 및 알베도가 포함됩니다. 각 필터는 다양한 표면 특성을 강조하며 사용자는 특정 용도에 가장 적합한 필터를 선택할 수 있습니다.

그림 2: 광도 스테레오 이미징의 출력은 처리 알고리즘의 선택에 따라 달라집니다. Matrox Design Assistant의 평균 곡률(왼쪽 위), 로컬 대비(오른쪽 위), 텍스처(왼쪽 아래) 및 가우스 곡률(오른쪽 아래) 알고리즘을 사용하여 동일한 방향 입력 데이터가 표시됩니다. 추가 알고리즘에는 알베도 및 로컬 모양이 포함됩니다. 올바른 선택은 이미지화되는 물체와 감지되는 특징의 유형에 따라 달라집니다. | 이미지 출처: 스마트 비전 조명

광도 스테레오 이미징의 광범위한 용도는 물체나 장면에 회색조 콘텐츠가 부족하지만 개별 특징이 표면에 비해 기하학적 변화가 있는 이미지의 특징을 강조하는 것입니다. 한 가지 예는 측벽 그래픽과 문자를 기반으로 식별하기 위한 타이어 이미징입니다. 다중 이미지 표현을 통해 제공되는 정보를 사용하면 일반적인 머신 비전 도구를 사용하여 그레이스케일 이미지를 처리하여 결함 감지, OCR/OCV 및 측정과 같은 검사 작업을 수행할 수 있습니다. 양각 또는 음각 코드나 문자가 있는 표면도 측광 스테레오 이미징에 적합한 후보입니다. 마찬가지로, 대비가 낮지만 기하학적 구조를 가진 많은 제품과 구성 요소는 이 이미징 기술의 이점을 누릴 수 있습니다(그림 3).