機(jī)器視覺(jué)漫反射光源相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)介

在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，光源具有非常重要的作用，但在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，總會(huì)受到物體表面多次反射而產(chǎn)生的均勻照明光線即環(huán)境光線的影響，使得檢測(cè)的精確度也受到一定影響。

具體光源在物體表面可以引起漫反射和鏡面反射。漫反射是指來(lái)自具體光源的能量到達(dá)表面上的某一點(diǎn)后，就均勻地向各個(gè)方向散射出去，使得觀察者從不同角度觀察時(shí)，這一點(diǎn)呈現(xiàn)的亮度是相同的。通常不光滑的粗糙表面總是呈現(xiàn)出漫反射的效果。
Lambert定律指出，漫反射的效果與表面相對(duì)于光源的取向有關(guān)，即：

Id =Ip ?Kd?cosθ
其中Id是漫反射引起的可見(jiàn)表面上一點(diǎn)的亮度。Ip是點(diǎn)光源發(fā)出的入射光線引起的亮度。Kd是漫反射系數(shù)，它的取值在0到1之間，隨物體材料不同而不同。是可見(jiàn)表面法向N和點(diǎn)光源方向L之間的夾角，即入射角，它應(yīng)該在0°到90°之間。
為了簡(jiǎn)化公式中余弦值的實(shí)際計(jì)算，可以假定向量N和L都已經(jīng)正規(guī)化，即已經(jīng)是長(zhǎng)度為1的單位向量，這樣就可以使用向量的數(shù)量積或內(nèi)積。
因?yàn)檫@時(shí)cosθ =L ?N，于是得：

Id =Ip ?Id?(L? N)
將環(huán)境光線和漫反射的效果結(jié)合起來(lái)，計(jì)算亮度的公式應(yīng)該寫(xiě)成：
I =Ip ?Kd+Ip ?Id?(L ?N)
通常認(rèn)為具體光源對(duì)可見(jiàn)表面產(chǎn)生的照明作用，是隨著光源與表面之間距離的增加而下降的。設(shè)R是光線從光源發(fā)出到達(dá)表面再返回的距離，則
I =Ip ?Kd+Ip ?Id?(L ?N)/R2