光源的選擇

機器視覺是圖像技術、模式識別技術以及計算機技術發展的產物，是實現智能化、自動化、信息化的先進技術領域。機器視覺的發展帶動了人工智能的進步。

機器視覺系統從物理結構上來講，一般包括以下幾個部分：光源、攝像機和鏡頭、圖像采集卡、機器視覺軟件等運動控制部分。在機器視覺系統中，合適的光源為視覺系統提供良好的外界條件，使得系統得到的圖像信號有很高的信噪比。

今天我們主要探討一下光源。

判斷機器視覺的照明的好壞，首先必須了解什么是光源需要做到的，光源的作用并不僅僅局限于使檢測部件能夠被攝像頭“看見”，有時候，一個完整的機器視覺系統無法支持工作，很大一部分原因是光源造成的。

照明系統是機器視覺系統中最關鍵的部分之一，機器視覺光源直接影響到圖像的質量，進而影響到系統的性能。好的打光設計能夠使我們得到一幅好的圖像，從而改善整個系統的分辨率，簡化軟件的運算。

影響光源的因素：

1.對比度：對比度對機器視覺來說非常重要，機器視覺應用照明的最重要的任務就是使需要被觀察的特征與需要被忽略的圖像特征之間產生最大的對比度，從而易于特征的區分。

2.亮度：當選擇兩種光源的時候，最佳的選擇肯定是更亮的那個。因為當光源亮度不夠時就會出現以下三種情況：一、相機的信噪比不夠；二、圖像的對比度不夠，在圖像上出現噪聲的可能性也隨之增大；三、光源的亮度不夠，必然需要加大光圈，從而減少景深，并且自然光也會隨機對系統加大影響。

3.魯棒性：測試好光源的方法是看光源是否對部件的位置敏感度最小。當光源放置在攝像頭視野的不同區域或不同角度時，結果圖像應該不會隨之變化。方向性很強的光源，增大了對高亮區域的鏡面反射發生的可能性，這不利于后面的特征提取。在很多情況下，好的光源需要在實際工作中與其在實驗室中有相同的效果。

4.光源可預測：當光源入射到物體表面的時候，光源的放映是可以預測的，光源可能被吸收或被放射，光可能被完全吸收（黑金屬材料，表面難以照亮）或者被部分吸收（造成了顏色的變化及亮度的不同）。不被吸收的光就會被反射，入射光的角度等于反射光的角度。

5.物體表面：如果所有物體表面是相同的，在解決實際應用的時候就沒有必要采用不同的光源技術了，但由于物體表面的不同，因此需要觀察視野中的物體表面，并分析光源入射的反映。

6.光源的位置：既然光源按照入射角反射，因此光源的位置對獲取高對比度的圖像很重要，光源的目標是要達到使感興趣的特征與其周圍的背景對光源的反射不同。預測光源如何在物體表面反射就可以決定出光源的位置。

7.選擇光源：光源應該按照照明形狀的需要來選擇，需要有足夠的均勻度，且穩定性能要好。

在機器視覺系統中，光源的作用主要體現在：

1.突出測量特征，簡化圖像處理算法

2.客服環境光的干擾，提高圖像信噪比

3.提高視覺系統的定位、測量、識別精度以及系統的運行速度

4.降低系統設計的復雜度

機器視覺的光源按形狀通常可分為以下幾類：

1.環形光源：環形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息；高密度LED陣列，高亮度；多種緊湊設計，節省安裝空間；解決對角照射陰影問題；可選配漫射板導光，光線均勻擴散。

2.背光源：用高密度LRD陣列面提供高強度背光照明，能突出物體的外形輪廓特征。

3.條形光源：條形光源是較大方形結構被測物的首先光源，顏色可根據需求搭配，自由組合，照射角度與安裝隨意可調。

4.AOI專業光源：不同角度的三色光照明，照射凸顯錫焊三維信息；外加漫射板導光，減少反光不同角度組合。

5.球積分光源：具有積分效果的半球面內部，均勻反射從底部360°發射出的光線，使整個圖像的照度十分的均勻。

6.線性光源：超高高度，采用柱面透鏡聚光，適用于各種流水線連續檢測場合。

7.同軸光：可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾，部分采用分光鏡設計，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。

8.點光源：大功率LED，體積小，發光強度高；光前鹵素燈的替代品，尤其適合作為鏡頭的同軸光源等，高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。

9.組合條形光：四邊配置條形光，每邊照明獨立可控制；可根據被測物體要求調整所需照明角度，適用性廣。

10.對位光源：速度快，視場大，精度高，體積小，便于檢測集成，亮度高，可適配輔助環形光。