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作者簡介：Marc Damhaut現任比利時廠商Euresys資深營銷副總，同時擔任Euresys亞太區總部最高主管。
1 前言
機器視覺已在全世界范圍內廣泛運用于半導體、電子業、汽車、食品、醫藥、紡織、交通等各種產業。在中國，隨著配套基礎建設的完善，技術、資金的積累，各行各業對采用圖像和機器視覺技術的工業自動化、智能化需求廣泛出現，逐步開始了工業現場的應用，比如，制藥行業的藥品檢測分裝、印刷業的印刷色彩檢測、PCB板的表面質量檢測、LCD屏的質量檢測等等。可以說機器視覺已經深入到我們的生活、生產和工作的方方面面。然而，隨著應用的越來越廣泛，灰度圖像的采集已經不能完全滿足應用的需要，彩色圖像采集技術顯得尤為迫切與重要。目前彩色圖像采集應用已經成功地被引入到新一代的LCD顯示器產業和PCB檢測產業中。那么，如何實現從灰度圖像檢測到彩色圖像檢測的跨越呢？
2 彩色圖像組件的分類
一般常見的彩色圖像三原色RGB（紅、綠、藍）適用于色彩重現，常用于顯示器與相機上，而以“飽和度／彩度／色相”為標準的色彩系統是用于機器視覺應用中。因此，彩色圖像處理分析軟件，必須能夠從描述色彩的彩色組件（彩度與色相）中區分出無色（灰度或黑色及白色）組件（飽和度），以更直覺而完整地解釋色彩，這對于檢測與分割色彩對象并且去除光線效果十分有效。顯示出色相組件（HIS色彩空間中的H組件）并不會改變對象著色、陰影與明亮強度，同樣地，此色相組件在內在色彩或物理對象方面有其差異性。
因此，在進行彩色圖像處理或分析時，需要先將RGB圖像轉換為另一個色彩空間，諸如LSH、ISH或YSH。
3 彩色圖像的轉換
轉換色彩是一件極為耗時的工作，為了解決這項難題，彩色圖像分析軟件采用高分辨率色彩查詢表機制；查詢表是一組數值數組，包含了輸入輸出之間的對應關系。只要預先計算查詢表，就能檢查套用轉換至每個圖像上的情況。
圖1 Open eVision Studio中EasyColor顯微鏡檢查應用內容范例的畫面截圖
圖1 Open eVision Studio中EasyColor顯微鏡檢查應用內容范例的畫面截圖
查詢表的運算值可用于將圖像從一個色彩系統轉換為另一個色彩系統，此外，也能進行設定以套用使用者定義的轉換內容，例如Gamma補償與色彩平衡校正。另外，部分操作會“對照”查詢查詢表的內容，避免儲存已轉換圖像的需求。例如，在圖像仍是以RGB格式進行儲存的情況下，可以變更圖像ISH色彩空間的H組件。
4 彩色圖像的色彩分割
一般除了傳統的彩色圖像處理功能，例如Bayer制式至色彩空間轉換或色彩平衡校正外，彩色圖像分析軟件也可提供強大的色彩分析功能，讓使用者能分類色彩對象和檢測瑕疵。
“閾值”是進行分割的基本機制，可根據對比從圖像背景中區分出對象。在彩色圖像的部分，還可自由指定特定對象的數值范圍，使用者可選擇每個組件的數值范圍，例如僅根據色相選擇“橄欖綠”像素，加上對飽和度及彩度寬松的辨識力，以消除表面的光線效果。
圖2 Open eVision Studio中EasyColor食品檢查應用內容范例的畫面截圖
另一項區分場景中不同對象的更有效方法，就是考慮一組特定顏色，并指定每個最接近這些顏色的像素。彩色圖像分割功能讓您可以指定每個像素的“層級”（整數指數值），以分解不同區域里的彩色圖像。
5 彩色圖像處理組件庫的應用擴展
上述的EasyColor彩色圖像處理功能通常會與其它圖像處理組件庫共同使用，例如彩色圖像閾值技術可搭配EasyOCR、EasyMatrixCode或EasyBarCode組件庫，以分別讀取彩色印刷或是彩色對象上的字符、2D Matrix Codes或條形碼。而彩色圖像分割技術可搭配Open eVision的EasyObject組件庫，以對分割區域進行斑點分析（Blob analysis）。此外，彩色圖像處理亦可整合至Open eVision其它的軟件模塊中，如Open eVision專門用于灰度匹配的組件庫EasyMatch。
6 彩色圖像的其它轉換功能
彩色圖像的其他轉換功能往往還包含了色彩平衡（又稱白平衡），色彩平衡會全域調整色彩的強度（一般為紅、綠、藍三原色），而調整的主要目標是為正確呈現特殊色彩—特別是中性色。在機器視覺應用中，色彩不平衡的情況主要是源自于使用的光線類型，也有可能是圖像采集裝置校正錯誤的緣故。
同時最佳的Bayer制式至RGB轉換功能、假色處理（Pseudo coloring）功能（強化呈現灰度圖像的效果）及組件擴充功能也是彩色圖像處理所需的轉換功能。
7 未來發展
彩色圖像處理的最常應用于以下的產業，包括：食品加工業的蔬果或包裝食品檢測、制藥業的藥品檢測、FPD檢測（平面顯示器）、電子業的PCB檢測（印刷電路板），以及印刷業的印刷品檢測。
目前最新的彩色圖像采集應用的市場趨勢為通過硬件方式實行色彩轉換。例如Euresys的Grablink Quickpack ColorScan兼容于Camera Link線掃描相機，使用主板上的FPGA，針對彩色掃描應用提供加速圖像預處理的功能。這些功能包括：掃描延遲補償（通過多次采集RGB圖像，根據物體移動的速度，重建真實的RGB圖像，從而消除色彩錯位的問題）、光場不均勻校正（補償圖像中光照不均勻之處）、查詢表與白平衡校正，進而大幅簡化及加速彩色文件掃描或PCB檢測。又如全新的Grablink Quickpack CFA兼容于Camera Link Bayer制式及RGB制式的面掃描相機。該卡具有Bayer制式解碼、白平衡、亮度提取器、四個LUT運算的預處理功能。
——轉自《自動化博覽》
——轉自《自動化博覽》
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號