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技術概念 · GLOSSARY

Color Vision 彩色視覺 Color Vision

工業視覺一般以灰階相機為主,但彩色視覺(Color Vision)在特定場景不可取代。本文詳解 Bayer Filter 原理、彩色 vs 灰階差異、為何彩色檢測(顏色辨識、印刷品質、食品分級)需選彩色相機。Cognex 多款機型含彩色版本。

技術概念

彩色視覺以 Bayer Filter 採彩色像素,顏色辨識、印刷品檢、食品分級必選。

DEFINITION · 完整解釋

以下由 VSK 工程師整理。涵蓋定義、原理、應用情境、與 Cognex 機型對應關係,並附常見 Q&A。

Color Vision 是什麼?

彩色機器視覺保留 RGB 色彩資訊
彩色視覺保留 RGB 色彩資訊,用於以「顏色」分辨 / 檢測的場景(色差、配線、標示辨識等)。
圖片來源:Cognex Corporation

Color Vision(彩色視覺)= 相機能辨識紅 / 綠 / 藍(RGB)三色訊號,輸出彩色影像。

對應的「Mono Vision」(灰階視覺)只輸出灰階亮度訊號。

技術差異:彩色相機 sensor 上有 Bayer Filter(拜耳濾鏡)

  • 每個像素只接收 1 種顏色(R / G / B)
  • 演算法用周邊像素內插出完整 RGB 值

為何多數工業視覺以灰階為主?

多數工業現場以 Mono 灰階相機為主(除非檢測本身依賴顏色資訊),原因:

1. 灰階解析度更高

  • Mono 相機每個像素獨立紀錄亮度
  • 彩色相機每像素只記 1 色 → 內插損失 33% 解析度

2. 灰階感光度更高

  • 沒 Bayer Filter 擋光
  • 同樣 sensor 亮度提升 2-3 倍

3. 灰階訊噪比更好

  • 沒 Filter 損失 + 內插無雜訊
  • 量測精度通常更佳

4. 大多檢測不需要顏色

  • 條碼讀取、OCR、尺寸量測、瑕疵檢測 → 亮度資訊已足夠
  • 彩色資訊浪費頻寬與運算

何時必用 Color Vision?

✅ 1. 顏色辨識

  • 工件顏色分類(紅 / 綠 / 藍料件)
  • 飲料瓶蓋色檢測(不同口味)
  • 汽車烤漆顏色一致性

✅ 2. 印刷品質檢測

  • 彩色印刷對位(顏色錯位)
  • 印刷色差(ΔE 值量測)
  • 廣告海報、包裝印刷

✅ 3. 食品分級

  • 水果熟度(紅 / 綠)
  • 烘焙色澤(過淺 / 過深)
  • 肉類新鮮度

✅ 4. 紡織 / 染整

  • 布料顏色驗收
  • 染色均勻度

✅ 5. 半導體 wafer 缺陷

  • 不同缺陷顯示不同顏色(顯影後)
  • 灰階看不出差別

Color vs Mono 5 大決策依據

問題答 Yes → 用 Color
工件顏色是否為檢測判定條件✅ 必選 Color
工件是否有多種色彩需區分✅ Color
灰階下 OK / NG 對比夠嗎?❌ 是 → Mono
需要 μm 級精度量測嗎?❌ 是 → Mono
高速產線(> 100 FPS)?❌ 是 → Mono

一句話:不確定就選 Mono(更通用、便宜、解析度高)。確定要顏色資訊才選 Color。

Cognex 彩色機型清單

Cognex 主要機型都有 Color / Mono 版本:

機型MonoColor
In-Sight 3800
In-Sight 9912
In-Sight 9912(12MP)
In-Sight 2800
DataMan 全系列✅(條碼讀取多 Mono)部分

選購時要明確指定「Color 版本」— 同型號 Color 版本價格通常略高於 Mono 版本。

Color Vision 設定 3 大重點

1. White Balance(白平衡)

  • 不同光源下白色看起來不同(陽光 vs LED vs 螢光)
  • White Balance 校正 → 確保白色真的是白
  • 必須校正才能準確判色

2. Color Matching(色彩比對)

  • Cognex 工具:Color MatchColor Inspect
  • 建立「標準色卡」→ 比對工件偏色

3. 燈光色溫

  • 工業彩色檢測需「高 CRI(演色性 ≥ 90)」LED
  • 一般辦公照明 CRI 70-80 不夠
  • 工業色溫穩定光源是準確判色關鍵

工程師常見問題

Q1:Mono 相機能加紅 / 綠 / 藍光源變相做彩色嗎?

A:**可以!**叫「多光譜成像」。

  • 拍 3 張(紅光、綠光、藍光)→ 合成 RGB
  • 解析度比 Bayer Color 更高(每張都是完整解析度)
  • 缺點:拍 3 次速度慢、機構複雜

精密彩色量測場景反而用這方法。

Q2:彩色相機怎麼讀條碼?

A先轉灰階再讀。Cognex DataMan 即使是彩色版本,內部演算法仍以灰階為主。彩色條碼讀取讀取率較低,建議用 Mono DataMan。

Q3:Color 機種價格差多少?

A:同型號 Color 版本通常略貴於 Mono 版本,實際差異依機型而定。VSK 報價時會明確說明。

Q4:HDR 跟 Color 衝突嗎?

A不衝突,可同時用。Cognex In-Sight 旗艦 Color 機型支援 HDR Multi-exposure,金屬反光 + 彩色檢測同時處理。

想做彩色檢測?

VSK 提供完整彩色視覺方案:

  1. 應用診斷 — 您的應用真的需要 Color 嗎?或許 Mono + 特殊光源就夠
  2. Cognex Color 機型選型 — 同等級 Color vs Mono 對比
  3. 燈光配套 — 高 CRI LED 工業光源
  4. Color Match 設定 — Cognex Color 工具參數調校

請提供 OK / NG 樣品照片(含彩色差異),VSK 工程師評估後會盡快與您聯繫。

資料來源 References
  • Cognex — In-Sight 彩色視覺機型(cognex.com
  • 多數工業視覺以灰階(單色)為主以求速度與對比;當「顏色」本身是判斷依據(色差、配線、標示辨識)時才採彩色感測器。
PRODUCTS · 使用本技術的產品

採用 Color Vision 彩色視覺 的 Cognex 機型

In-Sight 3800 產品照
In-Sight 3800
5MP AI 視覺系統(彩色機型)
In-Sight 2800 產品照
In-Sight 2800
影像感測器(彩色機型)
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