機器識別技術(shù)光學照明建模方法

1 工業(yè)相機接收sony IMX335

像素大小：2.2um*2.2um。像素2592*1944。感光面長度5.12mm寬3.84mm，對角線長度6.4mm。角度 64.2°和49°。焦距f=4.88mm。

圖1 接收光線圖

長度方向

寬度方向

接收面積

2 光源發(fā)光角度

光源長度100mm，寬度10mm。照射距離11cm。光源顏色：白色，色溫：6000K。

接收鏡頭的覆蓋面積為

則發(fā)射光照射的面積必須大于等于接收面積

得到

圖2 發(fā)光角度圖

得到

所以可以選擇發(fā)散角為5°和20°的光源。

3 接收功率

圖3 IMX335規(guī)格書

根據(jù)IMX335LQN-C測試條件，在照度706 cd/m2，曝光時間33ms，時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 測試條件

飽和DN值為3895。

DN值（亮度）不變情況下，和曝光時間成正比，和F數(shù)平方成反比。

得到在F數(shù)為2.2時的DN值如下表2

表2 F/#2.2對應的發(fā)光強度

F/#為2.2，則照度需要11524cd/m2，在曝光時間312μs時，RGB像元DN值分別為785、1870、580。

可計算得到：

表3 F/#2.2對應的發(fā)光強度Vs DN值

拍清楚條紋碼所需的最小DN值來確定最小照度。乘以2pi。cd是弧度。

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

條件： Gray=200，R/G=0.42，B/G=0.31，

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

得到： G=267

所以按照上面計算，需要拍清楚的光通量為9424Lux。依此計算發(fā)射光需要的能量大小。在面積為Sr的光照射面上需要的最小光通量為

所以反射面的光能量達到即可通過鏡頭（假設鏡頭對光的損耗忽略不計）被芯片感應到。

4 反射面

反射面為白色紙張，反射面可定義為均勻的Lambo體反射，反射效率為0.2。則到達反射面的光為

5 光源功率

通常情況下較好的LED燈的發(fā)光效率為150 Lm/W。由此計算光源312us內(nèi)瞬時發(fā)光功率為：

對于發(fā)光LED的驅(qū)動板可調(diào)發(fā)光功率和發(fā)光效率實際沒有那么高（有的為100 Lm/W，計算為4.7W）情況下，可以選擇5W以上的LED即可。