棱镜技术在帮助改善空间校正及伪影上的技术分析

如果你的目标物运动不均匀，还不方便获得校正信息，比如棉花异纤剔除、杂粮差异分选；如果你的目标物表面不平整、高低起伏还不平，比如颗粒表面材料、织物、抖动薄膜；如果你对颜色有着近乎苛刻的要求，那你可能就需要一台棱镜相机了。

随着越来越多的高速工业生产质量控制过程，需要彩色或多光谱成像线扫描相机。在传统线扫描相机中，普遍使用多行像元传感器获得颜色相机。比如双线彩色相机通过贝尔滤波的差值计算，“猜到”RGB信息；而三线彩色通过并排的RGB三行像元获得彩色信息。

这种多线线扫描相机的每条线分别对应着R/G/B以及R/G/B/NIR通道，在特殊高亮光源的加持下，获取到每个通道的信息。从而在电脑上形成一幅完整图像。

随着应用的不断扩展和深入，传统的单一传感器多线的线扫描相机，在被测物的选择上口味逐渐挑剔起来。对于金属、塑料、纸张等卷材类检测应用中，经常会有振动和起伏，三线相机最不喜欢这种了，“你总么总把我拍虚了啊喂！”。对于无法垂直于被测物表面或者非平面类被测物的应用，“来解释解释这一圈彩色的外边框是怎么肥四？”

这时候，你可能需要的就是使用棱镜分光技术，拥有多个传感器的棱镜分光线扫描相机。通过相机内置的精密棱镜，将入射光直接分成R/G/B或R/G/B/NIR，分别由不同的传感器单独成像，然后再融合为一副图像，除了色彩还原度超高之外，还什么都不挑。不管拍摄角度如何，不管被测物表面起伏如何，统统先拍为敬！

从此不见光晕效应

传统线扫描相机在安装过程中，一定要在一定角度下方可检测表面。三线或多线相机的每条通道都独立的进行检测，所以每条通道都会有一定的视差，并不是完全一样的图案。

由于此时的相机并未完全垂直于检测表面，所以不论正方形还是矩形，看起来都像是梯形。就像上图中的R/G/B通道一样，最接近检测表面的红色通道接收到的图案，比距离检测表面最远的绿色通道接收到的图案短。于是乎，在像素数相同的情况下，红色通道的光学分辨率显然会比其他两个颜色通道上的高，此时会出现边缘的彩色条纹，专业术语叫做“光晕效应”。

好在如今三线或多线相机已经可以通过矫正算法，来纠正梯形投影的效果，使得这些传统线扫描也可以不用完全垂直于检测表面，稍稍放松一些。然而，倾斜视图校正目前在大多数情况下较多只能在4个像素级别。

当使用棱镜相机时，情况就完全不同了。棱镜相机的入射光本身就是单股光，是在棱镜的分光作用下才投射到不同的芯片上成像的，每幅图像是完全一致的，没有视差。因而每个颜色的光学分辨率也是完全一致，不论3D起伏表面，还是倾斜的拍摄角度，完全不影响。

像金属板材、印刷纸张等卷在一起的卷型材，很难做到完全平整的铺满整个平面，老老实实的让用户检测。从会有几处不服帖的“顽固分子”，当这些“顽固分子”恰好在边缘、或者高速运动中时，它们甚至会内心膨胀的上下振起来，进一步给检测制造麻烦。

边缘振动可能会改变物体的光学分辨率。传统线扫描相机中，双线拍摄的物体上下距离不一致，因此需要算法补偿1线的间隙，三线拍摄的物体需要补偿2线。并且由于振动的间隙不能恒定，所以这样的补偿并不能较好的解决边缘出血效应的问题。

好在有棱镜相机，由于棱镜相机只有一个入射光轴，即便是检测材料起起伏伏，每次拍摄的图像也都是三幅完全一样的图像融合而成，完全不会改变检测表面的光学分辨率，从而最小化这类应用的振动影响。

 

空间校正从此不恼人

空间校正从此不恼人在传统三线相机中，R/G/B三线同时存在于一块芯片上，各线之间存在着或大或小的间隙。在拍摄彩色图像时，相机需要通过空间校正的功能来补偿这些线之间的间隙。

空间校正的精度完全取决于被测物的运行速度，以及线扫描相机的行频。当扫描速度恰好等于相机行频时，空间校正也就等于三线之间的物理间隙。然而空间校正只适用于被测物的速度已知，并且能够通过触发来让相机在正确时间拍摄。

但是在拍摄物速度未知，或者速度不可预测的应用中，比如水果、蔬菜一类圆滚滚的物体，石头、宝石、大理石一类的粒装物体，药丸、药片一类的圆粒状物体，甚至是棉花、树叶、网状印刷品、金属箔、纸张等情况，被测物会在产线上发生不可预测的滚动、振动、飘动，此时空间校正也没法准确的告诉三线相机究竟应该补偿多少。

棱镜相机就完全可以克服这样的挑战，其单光轴入射的优点完全可以有效的应用于扫描速度未知的物体。此外，由于其内部芯片成像完全一致，没有像三线相机一样的像素间隙，也无需空间校正来补偿像素。

棱镜相机拥有高质量的图像色彩还原能力，相对于传统线扫描相机来说，无须空间补偿。在被测物速度未知的应用中也可以很好的工作，在相机倾斜或者检测3D物体时，也没有任何图像伪影，比如光晕效应之类。更重要的是，棱镜相机的价格已经比以前亲民太多了，实在是检测类用户不可多得的好帮手！