1.概述

????????確保視覺系統(tǒng)正常取像獲得足夠光信息而提供照明的裝置。機(jī)器視覺中的光源起到的作用有：提高亮度、對(duì)比度；增加均勻性；消隱背景；增加一致性；克服干擾。

????????通過恰當(dāng)?shù)墓庠凑彰髟O(shè)計(jì)，可以使圖像中的目標(biāo)信息與背景信息得到最佳分離，這樣不僅大大降低圖像處理的算法難度，同時(shí)提高系統(tǒng)的精度和可靠性。

2.工作原理/過程

????????機(jī)器視覺中照明的目的是使被測(cè)物的重要特征顯現(xiàn)，而抑制不需要的特征。為達(dá)到次目的，需要考慮光與被測(cè)物間的相互作用（鏡面反射、漫反射、定向透射、漫透射、背反射、吸收等）。

????????可以用單色光照射彩色物體以增強(qiáng)被測(cè)物相應(yīng)特征的對(duì)比度。

????????可以用照明角度增強(qiáng)被測(cè)物某些特征。

3.分類與區(qū)別

4.常見照明方式

4.1 低角度直射光（暗場(chǎng)）

????????1）結(jié)構(gòu)：光線從側(cè)面以很低的角度打向待測(cè)物體，平面的部分因?yàn)榉垂庑纬砂祱?chǎng)，而不平整的部分，光的反射雜亂會(huì)進(jìn)入相機(jī)，形成亮區(qū)域。

????????2）應(yīng)用：對(duì)表面部分有突起的部分的照明或表面紋理變化的照明。

????????3）光源：條形光、線形光、低角度環(huán)形光。

4.2 高角度直射光（明場(chǎng)）

????????1）結(jié)構(gòu)：光線從正上方打向待測(cè)物體，平面的部分會(huì)反光形成明場(chǎng)，而高低起伏的部分，光會(huì)發(fā)散，進(jìn)不了相機(jī)，形成暗區(qū)域。

????????2）應(yīng)用：多用于細(xì)節(jié)的觀察和表面高低不平的傷缺、劃痕。

????????3）光源：高角度環(huán)形光、條形光、同軸光、點(diǎn)光。

4.3 背光

????????1）?結(jié)構(gòu)：背光源置于待測(cè)工件正下方，攝像系統(tǒng)垂直于工件和光源進(jìn)行拍照。

????????2）應(yīng)用：存在性檢測(cè)、邊緣檢測(cè)、定位、尺寸測(cè)量。

????????3）光源：平行背光、漫反射背光

4.4 漫射無影光

????????1）結(jié)構(gòu)：大部分為二次光源，二次光線從各個(gè)方向均勻的照射到待測(cè)物體上，使得層次復(fù)雜的物體能夠獲得均勻的照明，可以達(dá)到170立體角范圍的均勻照明。

????????2）應(yīng)用：物體表面的反射性或者表面有復(fù)雜的角度。

????????3）光源：環(huán)積分光源、拱形光源

4.5 同軸光

????????1）結(jié)構(gòu)：類似于平型光的應(yīng)用，光源前面帶漫反射板，形成二次光源，光線主要趨于平行。

????????2）應(yīng)用：檢測(cè)平坦的、光滑的表面較深的特征或反射度極高的物體

5.光源顏色

5.1 相關(guān)概念

????????1）三原色：紅、綠、藍(lán)。世界上所有顏色都是由三原色按不同比例組合而成。

????????2）相同色：兩種顏色的含有完全相同的基色成分。

????????3）相近色：兩種顏色的組合成分有差異但差異不大。

????????4）對(duì)比色：兩種顏色沒有任何共同成分。

????????5）互補(bǔ)色：兩種顏色以適當(dāng)比例混合生成白光。

5.2 顏色的合成

5.3 規(guī)律

????????1）使用與物體本色相鄰色或相同色照射：物體在圖像亮度會(huì)相對(duì)較高。

????????2）使用與物體本色對(duì)比色照射：物體在圖像亮度會(huì)相對(duì)較低。

????????3）白色材料無論在什么光照下，都成明顯的白色。

????????4）黑色材料無論在什么光照下，都成明顯的黑色。

????????5）紅外光源有很強(qiáng)的穿透性，能穿透較薄的塑料、液體和紡織物。但無法穿透金屬物體。常用于金屬物體探測(cè)。

????????6）紫外光源有很好的熒光效應(yīng)和散射效應(yīng)。但波長(zhǎng)較短的紫外光對(duì)人體會(huì)有傷害，因此在食品行業(yè)和某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合。

????????7）紅色、綠色、藍(lán)色等單色光源頻譜單一，是常用顏色。對(duì)被測(cè)物體的顏色選擇沒有特殊的要求，紅色是比較合適的選擇。

????????8）彩色成像，通?？紤]使用白色光源。

6.其他配件

6.1 光源控制器

????????光源控制器可以控制光源的亮度，實(shí)現(xiàn)高速頻閃的功能，保證照明的穩(wěn)定性及延長(zhǎng)光源的壽命。分為模擬控制和數(shù)字控制。

6.2 濾光片

????????濾光片是塑料或玻璃片再加入特種染料做成的，紅色濾光片只能讓紅光通過，如此類推。比如一束白光通過藍(lán)色濾光片，射出的是一束藍(lán)光，而綠光、紅光極少，大多數(shù)被濾光片吸收了。濾光片的一個(gè)共性，就是沒有任何濾光片能讓目標(biāo)的成像變的更明亮，因?yàn)樗械臑V光片都會(huì)吸收某些波長(zhǎng)，從而使物體變得更暗。

6.3 偏振片

????????可以使天然光變成偏振光的光學(xué)元件叫偏振片(polarizer)。偏振片對(duì)入射光具有遮蔽和透過的功能，可使縱向光或橫向光一種透過，一種遮蔽。它是由偏振膜、內(nèi)保護(hù)膜、壓敏膠層及外保護(hù)膜層壓而成的復(fù)合材料。

6.4 漫射板

????????直射的光源經(jīng)漫射板后，可以變成漫射的光源從而提供更佳的漫射效果，獲得均勻而穩(wěn)定的漫射光照射區(qū)域。

?

7.光源選型

7.1 根據(jù)打光的基本原理，設(shè)計(jì)合適的照射角度、距離

????????1）低角度直射光：表面部分有突起或表面有紋理變化的照明。（條形光、線形光、低角度環(huán)形光）

????????2）高角度直射光：細(xì)節(jié)觀察和表面高低不平的傷缺、劃痕的照明。（高角度環(huán)形光、條形光、同軸光、點(diǎn)光）

????????3）背光：邊緣檢測(cè)、定位、尺寸測(cè)量、存在性檢測(cè)、薄片邊緣檢測(cè)、透明體表面和內(nèi)部異物/臟污檢測(cè)。

????????4）漫射無影光：物體表面的反射性或者曲面檢測(cè)。（環(huán)積分光源、拱形光源）

????????5）同軸光：檢測(cè)平坦的、光滑的表面較深的特征，消除陰影。

7.2 根據(jù)產(chǎn)品顏色選擇光源顏色

????????參考5.3

7.3 其他

????????1）線陣相機(jī)中需要亮度集中的條形光照明。

????????2）精密尺寸測(cè)量中與遠(yuǎn)心鏡頭配合使用的平行光照明技術(shù)。

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