Comment utiliser la profondeur de champ à votre avantage

La profondeur de champ est importante pour obtenir une image nette de l'objet que vous inspectez. En utilisant correctement la profondeur de champ, vous pouvez vous assurer que l'objet que vous inspectez est net, tandis que l'arrière-plan et le premier plan ne le sont pas. De cette manière, il est plus facile pour votre logiciel de vision de reconnaître votre objet.

La profondeur de champ est un facteur important que vous pouvez exploiter à votre avantage. Cet article explique ce qu'est la profondeur de champ et comment l'utiliser.

Qu’est-ce que la profondeur de champ ?

D'un point de vue technique, la profondeur de champ est la distance entre l'objet le plus proche et l'objet le plus éloigné de l'image qui est mis au point lors de l'acquisition. Sur l'image ci-dessous, la distance de travail est de 250 mm. L'objet le plus proche de l'objectif se trouve à 190 mm. L'objet le plus éloigné est à 250 mm, et entre les deux se trouve un objet à 210 mm de l'objectif.

Si la configuration de votre caméra a une profondeur de champ réduite, par exemple 30 mm, il serait possible d'avoir le premier et le deuxième objet en focus, mais le plus éloigné serait flou. En contrôlant la profondeur de champ, vous pourriez avoir les trois éléments nets, ou par exemple délibérément flouter deux des trois cartes.


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Maitrisez la profondeur de champ avec l'ouverture

L'ouverture de l'iris a une grande influence sur la profondeur de champ. Si l'iris est grand ouvert, par exemple à F1.4 ou F2.0, la profondeur de champ est relativement petite. Dans certains cas (F1.4), la profondeur de champ peut être de seulement quelques millimètres. Tout ce qui est en dehors de cette zone sera hors de la mise au point. Si l'iris est presque fermé, par exemple à F16, la profondeur de champ est plus grande et la plupart de l'image sera nette. Veuillez noter qu'en fermant l'iris, l'image devient plus sombre. Pour compenser cela, vous pouvez augmenter le temps d'exposition, le gain ou la lumière.

Pour illustrer l'effet de l'ouverture sur la profondeur de champ, nous avons effectué un test. Dans cet exemple, la mise au point a été faite sur des objets situés à différentes distances de la caméra.

Exemple F1.4

Comme mentionné précédemment, une grande ouverture (faible nombre F) entraînera une profondeur de champ réduite. Une faible profondeur de champ est nécessaire si vous avez des objets au premier plan ou à l'arrière-plan que vous souhaitez estomper.

Avantages de F1.4
•    Très sensible à la lumière (temps d'exposition court et peu ou pas de gain numérique requis)
•    Floute les objets au premier plan ou à l'arrière-plan (plus facile pour le logiciel de traitement d'image).

Inconvénients de F1.4
•    Faible profondeur de champ (des informations importantes pourraient ne pas être nettes)

L'image ci-dessous illustre que la carte à 250 mm est nette, la carte à 210 mm commence à ne pas être parfaitement nette, et les détails pourraient ne pas être clairs pour votre logiciel de traitement d'image. La carte à 190 mm est encore plus floue et inutilisable.


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Example F8

Comme mentionné précédemment, une petite ouverture (nombre F élevé) donnera une profondeur de champ plus grande. Une grande profondeur de champ est nécessaire si votre objet présente des hauteurs différentes qui doivent être inspectées. De plus, elle est également nécessaire si vous avez plusieurs objets qui peuvent être plus proches ou plus éloignés de la caméra. Une profondeur de champ plus grande permettra une netteté accrue de tous les objets.

Avantages F8
•    Grande profondeur de champ (une plus grande zone sera nette)

Inconvénients F8
•    Moins sensible à la lumière (temps d'exposition plus long ou gain numérique plus élevé nécessaire, l’ajout d'une source de lumière supplémentaire peut être nécessaire)
•    Plus difficile de flouter les objets au premier plan ou à l'arrière-plan

Comme vous pouvez le constater, la carte à 250 mm et 210 mm sont d’une netteté acceptable. La carte à 190 mm est encore floue, mais moins que dans l'exemple F1.4. La perte de lumière a été compensée par un temps d'exposition plus long et un gain numérique. Un temps d'exposition plus long peut entraîner un flou de mouvement pour les objets en mouvement. Un volume élevé de gain numérique entraînera un grain visible.


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Conseils pour travailler avec la profondeur de champ

1.    La profondeur de champ est-elle trop petite, mais fermer le diaphragme n'est pas une option ? Essayez d'augmenter la distance entre l'objet et la caméra. Dans ce cas, les pixels par millimètre diminueront. Si cela devient problématique, essayez un objectif avec une distance focale plus élevée.
2.    Fermer davantage le diaphragme pour obtenir une plus grande profondeur de champ entraînera des images plus sombres. Compensez cette perte en augmentant le temps d'exposition, en ajoutant un gain numérique ou en ajoutant une source de lumière supplémentaire.
3.    Si votre objet n'est pas complètement net, essayez de fermer un peu le diaphragme. Le F-number plus élevé entraînera une plus grande profondeur de champ.
4.    Si possible, essayez de maintenir le diaphragme en dessous de F8. Si vous le fermez davantage, vous perdrez également en qualité d'image en raison de la puissance de résolution optique de l'objectif (voir l'image ci-dessous).

Dans cet exemple, nous avons utilisé F16. Le diaphragme était presque complètement fermé. Toutes les cartes sont uniformément nettes, mais la qualité d'image totale n'est pas aussi bonne que vous le souhaiteriez.


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