En visión artificial, se emplean filtros ópticos para aislar la luz útil rechazando componentes espectrales o estados de polarización no deseados. Esto mejora la visibilidad de bordes, texturas y defectos, lo que resulta en una mejor relación señal-ruido (SNR) y repetibilidad de las mediciones. Según referencias autorizadas, los filtros ópticos se definen como dispositivos que transmiten selectivamente porciones específicas del espectro electromagnético y se utilizan ampliamente en visión artificial, así como en aplicaciones de microscopía y espectroscopia.
En implementaciones prácticas, los sistemas de visión suelen utilizar un conjunto de tipos de filtros estándar, que incluyen paso de banda, paso largo/paso corto (por ejemplo, corte IR), densidad neutra (ND) y polarizadores. Cada tipo de filtro contribuye a mejorar el contraste a través de distintos mecanismos.
Una estrategia ampliamente adoptada consiste en hacer coincidir el filtro óptico con la fuente de iluminación. Por ejemplo, los filtros de paso de banda rojo, azul o visible (VIS), así como los filtros de paso de banda de infrarrojo cercano (NIR) de 850 nm o 940 nm, se utilizan para bloquear la luz ambiental mientras se transmiten longitudes de onda LED o láser específicas. Muchos fabricantes ofrecen filtros NIR y cámaras de tiempo de vuelo (ToF)/NIR específicamente optimizadas para estas longitudes de onda.
Dado que los sensores de imagen basados en silicio suelen exhibir una sensibilidad en el rango de 320 a 1100 nm, el uso de filtros de paso de banda NIR o de paso corto de corte IR es crucial para aplicaciones que requieren una reproducción precisa del color o imágenes solo visibles.
Las técnicas de polarización son particularmente efectivas para mitigar el deslumbramiento de superficies especulares. Al emplear un polarizador en la fuente de luz y un analizador en la lente (conocido como polarización cruzada), los reflejos se pueden suprimir significativamente, revelando así detalles finos de la superficie. Las pautas de la industria y los materiales de capacitación recomiendan constantemente el uso coordinado de polarizadores de fuente y de lente para lograr un rendimiento de extinción óptimo.
En situaciones en las que la escena es excesivamente brillante, los filtros de densidad neutra (ND) proporcionan una solución práctica para controlar la exposición sin alterar la velocidad de obturación o la configuración de apertura. Esto permite preservar la capacidad de captura de movimiento y la profundidad de campo (DoF), lo que garantiza la estabilidad de la medición.
Los filtros de interferencia son conocidos por sus transiciones espectrales pronunciadas y su fuerte rechazo fuera de banda (normalmente densidad óptica OD ≈ 4+), lo que los hace ideales para aislar líneas espectrales específicas. Por el contrario, los filtros de vidrio coloreado ofrecen un contraste confiable e insensible al ángulo a un costo menor. Una comprensión integral de ambas tecnologías de filtrado permite tomar decisiones de compensación informadas.
Además, debido a la dependencia angular de los filtros de interferencia de película delgada, que pueden exhibir un desplazamiento hacia el azul en la longitud de onda de la banda de paso al aumentar el ángulo de incidencia (AOI), se recomienda mantener la luz colimada y un AOI cercano a 0°. Las notas de aplicación técnica a menudo cuantifican este efecto y brindan recomendaciones de alineación en consecuencia.
En última instancia, la selección estratégica y la integración de filtros ópticos dan como resultado una configuración de filtro robusta que transmite las longitudes de onda deseadas, bloquea la radiación no deseada y mantiene un rendimiento consistente en todas las variaciones de producción, satisfaciendo con precisión las demandas de las aplicaciones de visión artificial.
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