折射定律在机器视觉中的应用有哪些(折射定律在机器视觉中的应用实例)

导语：折射定律在机器视觉中的应用

折射的定义

光从一种透明介质（如空气）斜射入另一种透明介质（如水）时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射。 此外，折射并不只是光的特性，电磁波都应有这种特性，介质并不一定非要透明，不透明的也一样有折射，X射线就可以穿过不透明的物体。

折射定律

当光线从空气斜射入水或其他介质中时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上，折射光和入射光分居法线两侧，折射角小于入射角。入射角增大时，折射角也随着增大。当光线垂直射向介质表面时，传播方向不变，在折射中光路可逆。当光从水或其他介质中斜射入空气时，折射角大于入射角。

折射规律分三点：

1、三线一面。

2、两线分居。

3、两角关系，分三种情况：

①入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°。

②光从空气斜射入水等介质中时，折射角小于入射角。

③光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。当入射角等于全反射角时，没有折射，光线全部反射回同一介质中。

生活中折射现象

由于光的折射,游泳池里的水看起来比实际的浅。

把一块厚玻璃放在钢笔的前面,笔杆看起来好像"错位"了,这种现象也是光的折射引起的。

从上面看水,玻璃等透明介质中的物体,会感到物体的位置比实际位置高一些，这是光的折射现象引起的。

折射在机器视觉中的应用

折射现象在机器视觉的镜头设计中肯定是要涉及到了。不考虑折射，是无法设计出好质量的镜头。而对目标取像时，折射现象应用就比较少，但是也不是没有应用，如有些玻璃的边缘检查、缺陷检查，也是可以通过折射来应对的。

当视觉检测对象的表面发出杂乱的眩光时（如抛光金属表面、烟盒、晶片等），会严重影响成像质量，降低检测特征的对比度。为了减弱或者消除杂散光、眩光等干扰，在很多测量、定位等系统构建时，我们在镜头前面需要考虑搭配偏振镜来使用。用偏振滤镜可以消除水面、玻璃面和其他非金属表面反射光，因为光在不同折射率的介质的界面上会发生反射和折射。

入射角与反射角、折射角的关系分别服从反射定律和折射定律。在非金属的界面上，当入射光线与折射光线成直角时，反射光线将是线偏振光，这就是有名的布儒斯特原理。此时的入射角就称为布儒斯特角。

如下图，当光线从空气（介质1，严格地说应该是真空）射入介质2时，布儒斯特角的正切值等于介质2的折射率n。由于介质的折射率是与光波长有关的，对同样的介质，布儒斯特角的大小也是与光波长有关的。所以当入射角偏离布儒斯特角时，反射光将是部分偏振光。

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