通過(guò)幾代科學(xué)家的不懈努力，我們不僅認(rèn)識(shí)到光本身的性質(zhì)，并且通過(guò)不同波長(zhǎng)的光開(kāi)辟了不同的實(shí)際應(yīng)用。

今天，就一起領(lǐng)略光在機(jī)器視覺(jué)中的廣泛應(yīng)用吧~

其實(shí)光是一種電磁波，其振幅、頻率，相位等物理特性都包含了信息，而電磁波的頻率范圍從1赫茲以下到1025赫茲以上，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)范圍是幾千公里到原子核的幾分之一。

頻率范圍（電磁頻譜）根據(jù)波長(zhǎng)分為不同的頻段，每個(gè)頻段內(nèi)的電磁波用不同的名稱稱呼。每段波長(zhǎng)還具有不同的特征，例如它們的產(chǎn)生方式，它們與物質(zhì)的相互作用方式，以及對(duì)我們而言重要的是它們的實(shí)際應(yīng)用。

▲頻譜，電磁頻譜的頻帶范圍從低端的X射線（最短的波長(zhǎng)）到遠(yuǎn)程紅外（最長(zhǎng)的波長(zhǎng)）。

X射線

X射線是頻譜中最小的最左邊的一段，在0.01-10nm之間。X射線光穿過(guò)物體并根據(jù)物體密度被吸收，我們可以通過(guò)測(cè)量吸收率來(lái)查看被測(cè)物的結(jié)構(gòu)。X射線有著能夠深入地穿透材料而不會(huì)破壞材料的這一特性，因而成為無(wú)損測(cè)試和檢測(cè)的理想之選。

在機(jī)器視覺(jué)中，我們將X射線與CMOS檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，可以做到在更低的X射線劑量下提供更品質(zhì)的圖像。這樣可以實(shí)現(xiàn)更大的動(dòng)態(tài)范圍、更好的分辨率、更優(yōu)的對(duì)比度，并且為客戶提供更高的速度，更長(zhǎng)的使用壽命和更低的劑量。

▲在機(jī)器視覺(jué)中應(yīng)用X射線檢測(cè)精密結(jié)構(gòu)件。

紫外線

我們之所以能在部分光譜中看到某些事物而在其他光譜中看不到某些事物的原因之一，是因?yàn)椴煌牟牧暇哂胁煌墓庾V特性。在可見(jiàn)光或甚至在SWIR中看起來(lái)非常相似的材料在光譜的UV部分（10-400nm）中看起來(lái)可能非常不同。

另外，某些類(lèi)型和強(qiáng)度的紫外線會(huì)導(dǎo)致曬傷。而高功率的紫外線源還用于定位、識(shí)別血液、唾液等體液，在紫外燈光的照射下某些肉眼無(wú)法看到的事物也將清晰可見(jiàn)。

▲在紫外燈的照射下，人的雀斑也將更加明顯。

在機(jī)器視覺(jué)中，我們可以借助紫外線，看到不同金屬或塑料之間的對(duì)比，并且通過(guò)散射的特性，我們可以使用紫外線來(lái)檢測(cè)比常規(guī)光學(xué)成像所觀察到的缺陷或污染物小得多的缺陷或污染物。紫外線按波長(zhǎng)通常分為長(zhǎng)、中、短波三種：UVA（波長(zhǎng)：400～320nm），UVB（波長(zhǎng)：320～275nm），UVC（波長(zhǎng)：200～275nm）。

▲諸如昂貴的硅芯片掩模之類(lèi)的關(guān)鍵組件可能需要更高能量的UV-C光進(jìn)行檢測(cè)，以確保不會(huì)遺漏任何東西。

可見(jiàn)光

可見(jiàn)光是可見(jiàn)的，其波長(zhǎng)在400-700nm之間。在機(jī)器視覺(jué)中，可見(jiàn)光的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，大多數(shù)的成像都在此范圍內(nèi)進(jìn)行。雖然我們也可以用眼睛看到可見(jiàn)光下的物體，但相機(jī)代替人眼做檢測(cè)是大勢(shì)所趨。

▲圖為凌云光參加2021VC上海展其中一套自主研發(fā)的基于深度學(xué)習(xí)的圖像分析軟件的視覺(jué)解決方案

近紅外光

近紅外是可見(jiàn)光與SWIR的過(guò)渡階段，其波長(zhǎng)在700-900nm之間。在機(jī)器視覺(jué)中，將可見(jiàn)光與SWIR相結(jié)合的方案應(yīng)用在傳感器和相機(jī)上，幫助識(shí)別不可見(jiàn)&可見(jiàn)的特征。近紅外還可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)中，它可以檢測(cè)植物反射光的變化，這是植物健康的主要指標(biāo)。

▲應(yīng)用近紅外光的整套鉆石真假檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成圖，黑白相機(jī)通過(guò)采集被測(cè)物反射出的近紅外光線，來(lái)判斷被測(cè)物的是否是真鉆石。

短波紅外

短波紅外（SWIR）是在900到2500nm范圍內(nèi)的光。SWIR可以幫助我們區(qū)分顏色相似的物體，看到高溫的物體，甚至穿透某些材料。在機(jī)器視覺(jué)中，短波紅外可以幫助檢測(cè)并突出顯示某些難以用可見(jiàn)光和可見(jiàn)光相機(jī)區(qū)分的物體。

▲SWIR可以用于食品分選，通過(guò)食品中不同的水分含量將相同或相似顏色的物體進(jìn)行分類(lèi)。例如對(duì)肉桂，咖啡豆，巖石和葡萄干進(jìn)行區(qū)分。

長(zhǎng)波紅外

長(zhǎng)波紅外（LWIR）的起始波長(zhǎng)約為5000nm，高可達(dá)40000nm。在此長(zhǎng)度下，該波受環(huán)境光的影響較小，并且大部分受熱量調(diào)制。當(dāng)我們將臉轉(zhuǎn)向太陽(yáng)時(shí)，正是LWIR使我們感到溫暖。在機(jī)器視覺(jué)中，LWIR對(duì)于熱成像（基于它們散發(fā)的熱量查看事物）和熱成像/放射成像（檢測(cè)對(duì)象中的特定溫度或溫度范圍）都非常有用。

▲左右圖分別顯示了兩個(gè)PCB組件：一個(gè)處于50度，一個(gè)處于41度。由于這些組件對(duì)熱敏感，因此我們可以通過(guò)LWIR檢測(cè)溫度來(lái)診斷其效率和可操作性。

凌云光：懂得&專業(yè)

光譜的不同波段揭示了不同的事物，而結(jié)合機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可以幫助我們?cè)诔上駟?wèn)題中獲得更多的解決方案。