机器视觉中偏振片的应用

概念主要参考于百度百科和机器视觉算法于应用一书。

偏振光的概念

光是一种电磁波，电磁波是横波，而振动方向和光波运行的方向所构成的平面叫做振动面，如下图

振动方向是垂直于光的传播方向的，所以可以想象振动方向就是围绕着传播方向的一周的所有垂直方向；

自然光

通常来讲，光源发出的光波，其光波矢量（方向）的振动在垂直于传播方向上是做无规则取向的，但从统计平均来说，在空间所有可能的方向上，光波矢量的分布可以看作是机会均等的，他们的总和与光的传播方向是对称的，由此得出，光矢量具有轴对称性，均与分布性，各个方向振动的振幅相同，这种光称为自然光。

偏振光的分类

A、完全偏振光

1、线偏振光：光振动的方向不是各个方向都有的，只是沿着某一个确定的方向，其大小随着相位的变化而变化，方向不变；

2、椭圆偏振光：光矢量在不断的旋转，大小和方向随时间有规律的变化；

3、圆偏振光：光矢量在不断的旋转，其大小不变，但方向随着时间有规律的变化；

B、部分偏振光：在垂直于光传播方向的平面上，含有各个振动方向的光矢量，但光振动在某一个方向上更显著；

偏振光的产出

简单的说就是由于光的反射造成的。发生在金属或者绝缘材料表面上的反射使光线产生了部分偏振，偏振的产生主要是漫反射和镜面反射，但实际上主要还是镜面反射决定的；

生活中的应用

立体电影

在拍摄立体电影时，用两个摄影机，两个摄影机的镜头相当于人的两只眼睛，它们同时分别拍下同一物体的两个画像，放映时把两个画像同时映在银幕上。如果设法使观众的一只眼睛只能看到其中一个画面，就可以使观众得到立体感。为此，在放映时，两个放像机每个放像机镜头上放一个偏振片，两个偏振片的偏振化方向相互垂直，观众戴上用偏振片做成的眼镜，左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同，这样，银幕上的两个画面分别通过两只眼睛观察，在人的脑海中就形成立体化的影像了。

机器视觉中的应用

在视觉检测中，由于金属和绝缘表面反射时会产生部分偏振，造成镜面反射，也就是反光，影响检测。

所以我们可以在相机前面加上偏振滤镜并调整方向来抑制部分偏振。但由于非偏振光反射后只有部分偏振，所以更好的抑制某些反射的方法时先使光线变成偏振光，然后再照射到物体表面，这样我们用两个偏振片，镜头上一个，光源上一个，安装在镜头上的偏振片起到检偏镜（检测偏振光）的作用，光源上的偏振片起到起偏镜（把自然光变成偏振光）的作用。这样只要将检偏镜和起偏镜呈90度，反射造成的偏振光就会被完全抑制了。