視覺感知計算方法-tft每日頭條

折射的定義

光從一種透明介質（如空氣）斜射入另一種透明介質（如水）時，傳播方向一般會發生變化，這種現象叫光的折射。此外，折射并不隻是光的特性，電磁波都應有這種特性，介質并不一定非要透明，不透明的也一樣有折射，X射線就可以穿過不透明的物體。

視覺感知計算方法（折射定律在機器視覺中的應用）1

折射定律

當光線從空氣斜射入水或其他介質中時，折射光線與入射光線、法線在同一平面上，折射光和入射光分居法線兩側，折射角小于入射角。入射角增大時，折射角也随着增大。當光線垂直射向介質表面時，傳播方向不變，在折射中光路可逆。當光從水或其他介質中斜射入空氣時，折射角大于入射角。

視覺感知計算方法（折射定律在機器視覺中的應用）2

折射規律分三點：

1、三線一面。

2、兩線分居。

3、兩角關系，分三種情況：

①入射光線垂直界面入射時，折射角等于入射角等于0°。

②光從空氣斜射入水等介質中時，折射角小于入射角。

③光從水等介質斜射入空氣中時，折射角大于入射角。當入射角等于全反射角時，沒有折射，光線全部反射回同一介質中。

視覺感知計算方法（折射定律在機器視覺中的應用）3

生活中折射現象

由于光的折射,遊泳池裡的水看起來比實際的淺。

把一塊厚玻璃放在鋼筆的前面,筆杆看起來好像"錯位"了,這種現象也是光的折射引起的。

從上面看水,玻璃等透明介質中的物體,會感到物體的位置比實際位置高一些，這是光的折射現象引起的。

視覺感知計算方法（折射定律在機器視覺中的應用）4

折射在機器視覺中的應用

折射現象在機器視覺的鏡頭設計中肯定是要涉及到了。不考慮折射，是無法設計出好質量的鏡頭。而對目标取像時，折射現象應用就比較少，但是也不是沒有應用，如有些玻璃的邊緣檢查、缺陷檢查，也是可以通過折射來應對的。

視覺感知計算方法（折射定律在機器視覺中的應用）5

當視覺檢測對象的表面發出雜亂的眩光時（如抛光金屬表面、煙盒、晶片等），會嚴重影響成像質量，降低檢測特征的對比度。為了減弱或者消除雜散光、眩光等幹擾，在很多測量、定位等系統構建時，我們在鏡頭前面需要考慮搭配偏振鏡來使用。用偏振濾鏡可以消除水面、玻璃面和其他非金屬表面反射光，因為光在不同折射率的介質的界面上會發生反射和折射。

視覺感知計算方法（折射定律在機器視覺中的應用）6

入射角與反射角、折射角的關系分别服從反射定律和折射定律。在非金屬的界面上，當入射光線與折射光線成直角時，反射光線将是線偏振光，這就是有名的布儒斯特原理。此時的入射角就稱為布儒斯特角。

視覺感知計算方法（折射定律在機器視覺中的應用）7

如下圖，當光線從空氣（介質1，嚴格地說應該是真空）射入介質2時，布儒斯特角的正切值等于介質2的折射率n。由于介質的折射率是與光波長有關的，對同樣的介質，布儒斯特角的大小也是與光波長有關的。所以當入射角偏離布儒斯特角時，反射光将是部分偏振光。

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