环形光源5060-B工作距离为0mm时均匀性测试

石鑫华视觉

环形光源-5060-B工作距离0mm均匀性测试

                               
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环形光源-5060-B

本次机器视觉光源均匀性测试对象为机器视觉论坛-石鑫华视觉http://shixinhua.com出品的环形光源-5060-B。测试环境如下图所示：

                               
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环形光源-5060-B均匀性测试环境

测试相关的硬件平台：
工业相机：AVT GuppyPro F-125B，130万像素1394B接口，CCD图像传感器。
工业镜头：Computar M3514-MP，百万像素分辨率，C接口，50mm焦距，最大光圈1.8。
机器视觉光源：环形光源-5060-B，蓝色环形光源，24V直流。
光源控制器：模拟控制器-2420-1CH，24V模拟控制器。
镜头工作距离：268mm
视野：16×12mm
光源工作距离：0~70mm，根据不同的评测，距离可能会有不同。
光学接圈：10mm
光圈：约F4~F8，根据实际评测环境，略有不同。
相机快门：50~180（相对值，实际1=20us），根据不同的评测，可能会有不同。

                               
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环形光源-5060-B均匀性测量时视野FOV16mm×12mm

光源均匀性测试软件使用的由机器视觉论坛-石鑫华视觉http://shixinhua.com开发的光源均匀性测试软件。

光源均匀性测试软件中包含的测量数据有总区的平均强度与标准偏差（即所画的ROI区域中的平均灰度值与标准差，需要测量的区域由手动画出ROI兴趣区域），九宫格模式的分区测量平均强度与标准偏差（分区默认为距离画的ROI区域20像素，宽100像素，高100像素的正方形区域，共有左上、中上、右上、左中、中中、右中、左下、中下、右下等9个区域，分区的大小可以由“分区宽”、“分区高”来控制，距离ROI边框的位置可由分区偏移量来控制），十字线的测量（即ROI区域的水平中线和垂直中线）。

测试软件中有两幅图像，左边一幅为原始图像并在此图像上进行了分析。右边一幅图像是左边图像的彩虹模式，这样可以更直观的表现出均匀性。下面的图是256级灰度图对应的彩虹模式图像。黑色的0对应蓝色（冷），白色的255对应红色（暖）。

                               
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256级灰度图对应的彩虹模式彩色图像

测试时选择了32、64、96、128、160、192、224、240等多个比较有代表性的图像灰度值进行测试，即总区的平均强度为32、64、96、128、160、192、224、24等几个值时的测试。没有测量平均值为0和255左右的值，因为值为0时完全是黑的没意义；而全为255时则都饱和了也没有意义。环形光源的均匀性与工作距离有比较大的关系，因此本次测试，分别针对0mm、5mm~70mm等多个不同的工作距离时进行了测试。

下面来看环形光源-5060-B在工作距离为0mm时的测试数据：

                               
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环形光源-5060-B整体灰度值为32左右时的均匀性测试

                               
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环形光源-5060-B整体灰度值为64左右时的均匀性测试

                               
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环形光源-5060-B整体灰度值为96左右时的均匀性测试

                               
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环形光源-5060-B整体灰度值为128左右时的均匀性测试

                               
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环形光源-5060-B整体灰度值为160左右时的均匀性测试

                               
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环形光源-5060-B整体灰度值为192左右时的均匀性测试

                               
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环形光源-5060-B整体灰度值为224左右时的均匀性测试

                               
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环形光源-5060-B整体灰度值为240左右时的均匀性测试

注：以上数据灰度值的增加是利用光源控制器来控制的，没有改变镜头的光圈，也没有改变相机的快门速度与增益。

总区平均强度	31.85	62.97	95.87	128.98	160.91	192.35	224.47	240.39
左上平均强度	48.41	94.31	143.36	192.21	238.06	254.81	255	255
左上标准偏差	3.83	7.15	10.59	13.84	14.62	1.33	0	0
中上平均强度	30.06	59.2	89.99	121.3	151.66	184.71	227.51	250.52
中上标准偏差	2.25	3.78	5.55	7.27	8.97	10.69	13.03	7.27
右上平均强度	51	99.59	151.72	203.59	247.81	254.99	255	255
右上标准偏差	3.81	7.02	10.39	13.6	10.13	0.33	0	0
左中平均强度	35.81	70.08	107.03	143.51	179.57	218.59	253.06	254.99
左中标准偏差	2.68	4.93	7.43	9.88	12.01	14.64	4.8	0.14
中中平均强度	22.95	45.65	69.36	93.21	117.24	142.9	176.99	200.7
中中标准偏差	1.36	2.11	2.95	3.72	4.49	5.34	6.44	7.18
右中平均强度	38.44	75.16	114.72	153.73	192.37	233.35	254.91	255
右中标准偏差	2.89	5.33	7.94	10.53	12.91	14.46	0.75	0
左下平均强度	48.21	94.54	144.15	193.52	238.6	254.77	255	255
左下标准偏差	4.14	7.82	11.6	15.3	14.57	1.66	0	0
中下平均强度	27.84	55.65	84.61	114.19	142.73	174.06	214.6	242.05
中下标准偏差	2.06	3.45	5.12	6.67	8.3	9.9	12.08	11.13
右下平均强度	49.25	96.23	146.44	196.33	241.65	254.96	255	255
右下标准偏差	3.96	7.25	10.54	13.87	13.02	0.47	0	0
九区平均强度	39.11	76.71	116.82	156.84	194.41	219.24	238.56	247.03
九区最小强度	22.95	45.65	69.36	93.21	117.24	142.9	176.99	200.7
九区最大强度	51	99.59	151.72	203.59	247.81	254.99	255	255
最大-最小	28.05	53.94	82.36	110.38	130.57	112.09	78.01	54.3
最小/最大100%	45	45.84	45.72	45.78	47.31	56.04	69.41	78.71
九区标准差	10.58	20.29	30.94	41.32	49.52	42.34	27.49	17.9
九区方差	111.84	411.65	957.04	1707.28	2452.39	1792.78	755.65	320.56
总区标准偏差	7.92	14.94	22.87	30.45	36.66	37.14	28.37	19.09

各种亮度时对应的灰度值与标准偏差与均匀性数据
从以上的数据来看，环形光源-5060-B工作在0mm的工作距离时，均匀是非常差的。从最小值/最大值*100%的结果来看，均匀性有45~79%，表现较差。标准差方面，随着照度的增大，标准差在增加，9区的标准差区间为10.58~17.9，总区的标准差为7.92~19.09，表现一般。方差方面，因为方差是标准差的平方，因此随着光源亮度增加，九区方差也是在上升，区间为111.84~320.84之间，表现一般。如果没有必要，建议不在此工作距离下使用光源。0mm工作距离也不适用于正常工作。这里给的意思是即使只有1、2mm，也不是很适合使用此光源的。

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