机器识别技术光学照明建模方法

机器识别技术光学照明建模方法

1 工业相机接收sony IMX335

像素大小：2.2um*2.2um。像素2592*1944。感光面长度5.12mm宽3.84mm，对角线长度6.4mm。角度 64.2°和49°。焦距f=4.88mm。

图1 接收光线图

长度方向

宽度方向

接收面积 

2 光源发光角度

光源长度100mm，宽度10mm。照射距离11cm。光源颜色：白色，色温：6000K。

接收镜头的覆盖面积为

则发射光照射的面积必须大于等于接收面积

得到

图2 发光角度图

得到

所以可以选择发散角为5°和20°的光源。

3 接收功率

图3 IMX335规格书

根据IMX335LQN-C测试条件，在照度706 cd/m²，曝光时间33ms，时DN（G）=1870。R/G=0.42。得到 DN(R)=785。同理可以得到DN(B)=580。如下表1所示：

表1 测试条件

饱和DN值为3895。

DN值（亮度）不变情况下，和曝光时间成正比，和F数平方成反比。

得到在F数为2.2时的DN值如下表2

表2 F/#2.2对应的发光强度

F/#为2.2，则照度需要11524cd/m²，在曝光时间312μs时，RGB像元DN值分别为785、1870、580。

可计算得到：

表3 F/#2.2对应的发光强度Vs DN值

拍清楚条纹码所需的最小DN值来确定最小照度。乘以2pi。cd是弧度。

有公式：Gray = R*0.299 + G*0.587 + B*0.114

条件：  Gray=200，R/G=0.42，B/G=0.31，

带入：  Gray = 0.42 *G *0.299 + G*0.587 + 0.31*G *0.114=200

得到：  G=267

所以按照上面计算，需要拍清楚的光通量为9424Lux。依此计算发射光需要的能量大小。在面积为Sr的光照射面上需要的最小光通量为

所以反射面的光能量达到即可通过镜头（假设镜头对光的损耗忽略不计）被芯片感应到。

4 反射面

反射面为白色纸张，反射面可定义为均匀的Lambo体反射，反射效率为0.2。则到达反射面的光为

5 光源功率

通常情况下较好的LED灯的发光效率为150 Lm/W。由此计算光源312us内瞬时发光功率为：

对于发光LED的驱动板可调发光功率和发光效率实际没有那么高（有的为100 Lm/W，计算为4.7W）情况下，可以选择5W以上的LED即可。