在机器视觉领域，算法分析建立在图像的基础上，图像质量直接影响视觉检测的成功率及稳定性；衡量图像质量的指标包括特征对比度、清晰度、均匀性等。在实际开发过程中，经常因为各种因素导致图像质量不满足识别要求。本文专访了华睿科技光学领域资深专家，结合多年实际项目经验，针对常见的局部反光过曝问题进行原因分析，提出改善对策。

反光现象

   为简化背景和突出特征，常利用光源实现两者之间的亮度差异。如下图1所示，为测量各孔径的半径，通过光源在金属平面处的高反光和孔径边缘的低反光实现圆特征在图像里的黑白分明。

反光的原理及规律

   光源发出的光线入射到物体表面后与物体相互作用，产生反射、透射、吸收等不同现象。

产生反射、透射、吸收等不同现象

   其中，反射光路遵守反射定律，即反射光和入射光与法线的夹角相等，呈镜面对称，如图4所示。

   各种物体反光效果差异非常大，主要受物体材料、表面形状及光线波长等因素的影响。本文首先从角度入手，分析表面形状及打光角度的影响。

   物体表面光滑时，各点法线较为一致，此时以镜面反射为主，反射光集中在镜面反射角附近，呈现非常强的方向性。若将相机放置于该方向上可接收到较强的反射光；反之，相机远离该方向则较难接收到该部分反射光。

若物体表面在微观上粗糙不平，各点法线不一致，则反射光将沿不同的方向传播，呈现出明显的漫反射现象，在各个角度皆可接收到反射光线，对应的图像亮度较为均匀，典型材料如白纸。

   另一种情况是物体表面微观上较为平滑，宏观上呈曲面起伏状，此时局部仍以镜面反射为主，而整体上因各区域角度差异导致局部反光过曝，如图6所示。

局部反光过曝的改善方法

   要改善局部反光过曝，首先从反射定律出发，根据物体表面反射特性与形状，调整入射光、反射光及接收端的相对位置与角度，尽量减少或避免局部过曝区域反射光的能量进入到相机里。

   在实际应用时，经常存在通过上述方法仍无法完全解决局部过曝问题的情况，此时常使用分割照明与多帧合成的处理方法。

   如上图案例，当物体表面塑料膜包装存在褶皱时，无论从任何角度打光，总有局部区域因反射强导致图像里局部过曝。考虑到不同方位的光源引起的反光区域不同，可使用多个光源从不同角度打光，获取多帧图像后进行比对，将各自过曝的像素点去除，保留亮度适中的像素，合成后可做到几乎去掉所有过曝点的图像。